Czy innowacyjne biosensory zrewolucjonizują rolnictwo?

Naukowcy z Uniwersytetu Purdue wprowadzili nowatorską technologię biosensorów, która ma potencjał zrewolucjonizować praktyki rolnicze poprzez szybkie wykrywanie zagrożeń związanych z zanieczyszczeniem świeżych produktów. Ta nowa metoda, inspirowana testami na COVID-19, osiągnęła 100-procentową dokładność w ciągu godziny od zebrania próbek na komercyjnej farmie.

Profesor Mohit Verma z Purdue, kierujący tym projektem, wyjaśnia, że nowy system wykorzystuje wskaźnik kałowy o nazwie Bacteroidales jako marker ryzyka. Tradycyjnie, ocena ryzyka w produkcji świeżych produktów polegała na wykrywaniu patogenów, co często prowadziło do konieczności utylizacji plonów. Jednak wykrycie patogenów na niskim poziomie, wymagane przez regulacje, stanowi duże wyzwanie. Nowa technologia Verma wykorzystuje technologię LAMP (loop-mediated isothermal amplification), wcześniej stosowaną do diagnostyki chorób układu oddechowego bydła i COVID-19, w celu szybkiego testowania na miejscu.

Praktyczne zastosowanie

Nowa technologia została przetestowana na komercyjnej farmie sałaty oraz w pobliżu Centrum Badań i Edukacji Nauk Zwierzęcych Purdue. Próbki bioaerozolu były zbierane za pomocą plastikowych flag, co pozwalało na mierzenie poziomu Bacteroidales i zanieczyszczenia kałowego. System okazał się niezwykle dokładny, dostarczając rolnikom natychmiastowych i praktycznych danych.

Rolnicy mogą teraz używać specjalnego dozownika z płynem do nasączania flag zbierających próbki. Następnie płyn jest aplikowany na papierowe urządzenia zawierające niezbędne związki do wykrywania DNA. Wyniki są dostępne w ciągu godziny po umieszczeniu urządzenia w nagrzewanym obrazowniku, pokazując obecność i poziom Bacteroidales. Dzięki temu rolnicy mogą szybko reagować na zagrożenia i podejmować odpowiednie działania.

Wyzwania i przyszłe badania

Chociaż technologia wykazuje dużą dokładność, profesor Verma podkreśla potrzebę dalszych badań, aby sprawdzić jej skuteczność na różnych poziomach zanieczyszczeń. Obecne testy polowe nie obejmowały próbek z pośrednim poziomem zanieczyszczenia, co jest kluczowe dla kompleksowej walidacji. Mimo to, system wykrywa już bardzo niskie poziomy DNA Bacteroidales, co sugeruje jego duży potencjał do szerokiego zastosowania w rolnictwie.

Współpraca i przyszłość technologii

Projekt ten jest efektem współpracy wielu osób i instytucji, w tym Szkoły Inżynierii Biomedycznej Weldon i Szkoły Inżynierii Elektrycznej i Komputerowej Elmore. Finansowanie projektu pochodziło z różnych źródeł, w tym z Center for Produce Safety i California Department of Food and Agriculture. Purdue Innovates Office of Technology Commercialization złożyło wniosek patentowy na tę technologię i wydało licencję dla startupu Krishi, który obecnie zbiera kapitał na wprowadzenie technologii na rynek.

Podsumowanie

Nowa technologia biosensorów opracowana przez naukowców z Purdue może znacząco poprawić bezpieczeństwo żywności w rolnictwie. Dzięki szybkiemu i dokładnemu wykrywaniu zanieczyszczeń, rolnicy będą mogli podejmować bardziej świadome decyzje, minimalizując ryzyko związane z konsumpcją świeżych produktów. To innowacyjne podejście może stanowić ważny krok naprzód w dziedzinie bezpieczeństwa żywności i zarządzania ryzykiem w rolnictwie.

Źródło: A portable, easy-to-use paper-based biosensor for rapid in-field detection of fecal contamination on fresh produce farms