Se for deg en dag da en bonde kan stå på en åker, vifte med en håndholdt enhet over en tomat og oppdage patogener umiddelbart, noe som potensielt kan redde liv og milliarder av dollar.
Den dagen er kanskje ikke langt unna, takket være forskning utført av Alabama Agricultural Experiment Station ved Auburn University.
Som et av 11 universiteter tildelt tilskudd av US Department of Agriculture for å utføre nanoteknologisk forskning, jobber Auburn-forskere med å forbedre patogenovervåkingen gjennom hele matforsyningskjeden ved å lage et brukervennlig system som kan oppdage flere matbårne patogener samtidig, nøyaktig, kostnadseffektivt og raskt.
USDA-sekretær Tom Vilsack annonserte nylig en investering på mer enn $5.2 millioner nasjonalt for å støtte forskning for å forbedre mattrygghet, forbedre fornybart drivstoff, øke avlingene og håndtere skadedyr i landbruket. Prisene ble gitt gjennom Landbruks- og matforskningsinitiativet, landets fremste konkurransedyktige, fagfellevurderte stipendprogram for grunnleggende og anvendte landbruksvitenskaper.
Auburns forskning er unik ved at den bruker biologisk snarere enn menneskeskapt nanoteknologi for å oppnå sine mål, sier Sang-Jin Suh, førsteamanuensis ved Auburns avdeling for biologiske vitenskaper.
Suh er også medlem av Auburn University Detection and Food Safety Center, og han krediterer direktøren, Bryan Chin, en materialingeniørprofessor, med å utvikle biosensorteknologien som er grunnlaget for forskningen.
"Dette er Dr. Chins innovasjon, og han rekrutterte folk som meg - en bakteriell genetiker - for å hjelpe til med å kombinere disse teknologiene til en partikkelbasert biosensor som kan brukes til å oppdage matpatogener," sier Suh.
Anslag er at så mange som 48 millioner amerikanere blir syke årlig på grunn av matbårne patogener og giftstoffer, noe som resulterer i en økonomisk byrde på nesten 80 milliarder dollar. Disse estimatene tar ikke hensyn til kostnader for matindustrien, inkludert redusert forbrukertillit, tilbakekallingstap eller rettssaker.
Etter hvert som utbrudd av matbårne patogener og tilbakekalling av forurenset mat har blitt mer vanlig, har det blitt tydelig at det er behov for bedre patogendeteksjonssystemer for å identifisere forurenset mat før den konsumeres av publikum.
"Når mat er forurenset, tar det vanligvis FDA, CDC eller andre laboratorier dager eller uker å bekrefte tilstedeværelsen av patogener," sier Suh. "Teknologien vår kan gjøre det på mindre enn 10 minutter.
"For tiden, når det er et matbåren patogenutbrudd, må de ta den forurensede maten og dyrke bakterier fra den, noe som krever noen timer til noen få dager. Så vil de se om det passer med mønsteret til et mistenkt patogen. Vi isolerer probene som er spesifikke for det patogenet. Hvis det binder seg til sonden, vet vi at det spesielle patogenet er tilstede.»
I tillegg til tiden som kreves for resultater, krever dagens matpatogendeteksjonssystemer dyre instrumenter og omfattende opplæring av personell.
"De to mest populære metodene for å oppdage patogener, bortsett fra den tradisjonelle dyrkingsmetoden, krever omfattende opplæring," sier Suh. «Vår metode vil kreve minimum trening. Vi ser for oss at hver bonde vil ha denne muligheten, prosessanlegg vil ha denne muligheten og dagligvarebutikker og restauranter vil ha denne muligheten. Selv forbrukere vil kunne bruke denne teknologien."
Biosensoren vil være en håndholdt monitor som til slutt vil oppdage tilstedeværelsen av et matpatogen så langt som 10 centimeter unna enheten.
"Dette vil tillate sikkerhetskontroll av mat fra gården til bordet," sier Suh. "Detektoren ville koste mindre enn $500 og kan til slutt redde milliarder av dollar og mange liv."
Et mål med Suhs forskning er å utvikle et system som vil tillate samtidig identifikasjon av flere matbårne patogener i sanntid, inkludert Salmonella enterica, Escherichia coli og listeria monocytogenes.
«Vi har tidligere demonstrerte effektiviteten til biosensorene våre for nøyaktig og rask påvisning av individuelle patogener, sier Suh. "I denne studien vil vi utvikle et multiplekssystem som er i stand til å oppdage tilstedeværelsen av flere vanlige matbårne bakterielle patogener.
"Når vi forbedrer systemet vårt i fremtidige studier, kan det utvides til å inkludere virus og toksiner for å bli et omfattende deteksjonssystem for matbårne patogener for å forbedre offentlig sikkerhet."
Auburns team av forskere samarbeider med forskere ved andre universiteter for å bruke denne teknologien og forhåpentligvis få FDA-godkjenning for utbredt bruk i fremtiden.
- Paul Hollis, Auburn University
Kilde: Auburn University College of Agriculture