Bayangkan satu hari apabila seorang petani boleh berdiri di ladang, melambai peranti pegang tangan di atas tomato dan mengesan patogen dengan segera, berpotensi menyelamatkan nyawa dan berbilion dolar.
Hari itu mungkin tidak jauh, terima kasih kepada penyelidikan yang dijalankan oleh Stesen Eksperimen Pertanian Alabama di Universiti Auburn.
Sebagai salah satu daripada 11 universiti yang dianugerahkan geran oleh Jabatan Pertanian Amerika Syarikat untuk menjalankan penyelidikan nanoteknologi, saintis Auburn sedang berusaha untuk meningkatkan pemantauan patogen di seluruh rantaian bekalan makanan dengan mencipta sistem mesra pengguna yang boleh mengesan berbilang patogen bawaan makanan secara serentak, tepat, kos efektif dan pantas.
Setiausaha USDA Tom Vilsack baru-baru ini mengumumkan pelaburan lebih daripada $5.2 juta secara nasional untuk menyokong penyelidikan untuk meningkatkan keselamatan makanan, meningkatkan bahan api boleh diperbaharui, meningkatkan hasil tanaman dan menguruskan perosak pertanian. Anugerah itu dibuat melalui Inisiatif Penyelidikan Pertanian dan Makanan, program geran semakan rakan sebaya kompetitif utama negara untuk sains pertanian asas dan gunaan.
Penyelidikan Auburn adalah unik kerana ia menggunakan nanoteknologi biologi dan bukannya buatan manusia untuk mencapai matlamatnya, kata Sang-Jin Suh, profesor bersekutu di Jabatan Sains Biologi Auburn.
Suh juga merupakan ahli Pusat Pengesanan dan Keselamatan Makanan Universiti Auburn, dan dia memuji pengarahnya, Bryan Chin, seorang profesor kejuruteraan bahan, dengan membangunkan teknologi biosensor yang menjadi asas untuk penyelidikan.
"Ini adalah inovasi Dr. Chin, dan dia merekrut orang seperti saya—ahli genetik bakteria—untuk membantu menggabungkan teknologi ini menjadi biosensor berasaskan zarah yang boleh digunakan untuk mengesan patogen makanan," kata Suh.
Anggaran adalah bahawa sebanyak 48 juta rakyat Amerika menjadi sakit setiap tahun disebabkan oleh patogen dan toksin bawaan makanan, mengakibatkan beban ekonomi hampir $80 bilion. Anggaran ini tidak mengambil kira kos kepada industri makanan, termasuk mengurangkan keyakinan pengguna, kerugian penarikan balik atau litigasi.
Memandangkan wabak patogen bawaan makanan dan penarikan balik makanan tercemar telah menjadi lebih biasa, telah menjadi jelas bahawa sistem pengesanan patogen yang lebih baik diperlukan untuk mengenal pasti makanan yang tercemar sebelum ia dimakan oleh orang ramai.
"Setiap kali makanan tercemar, biasanya FDA, CDC atau makmal lain hari atau minggu untuk mengesahkan kehadiran patogen," kata Suh. “Teknologi kami boleh melakukannya dalam masa kurang daripada 10 minit.
“Pada masa ini, apabila terdapat wabak patogen bawaan makanan, mereka perlu mengambil makanan yang tercemar dan membiak bakteria daripadanya, memerlukan beberapa jam hingga beberapa hari. Kemudian mereka akan melihat sama ada ia sesuai dengan corak patogen yang disyaki. Kami mengasingkan probe yang khusus untuk patogen itu. Jika ia mengikat kepada siasatan, maka kita tahu patogen tertentu ada."
Sebagai tambahan kepada tempoh masa yang diperlukan untuk keputusan, sistem pengesanan patogen makanan semasa memerlukan instrumen mahal dan latihan yang meluas untuk kakitangan.
"Dua kaedah yang paling popular untuk mengesan patogen, selain daripada kaedah kultur tradisional, memerlukan latihan yang meluas," kata Suh. “Kaedah kami memerlukan latihan minimum. Kami membayangkan bahawa setiap petani akan mempunyai keupayaan ini, kilang pemprosesan akan mempunyai keupayaan ini dan peniaga runcit dan restoran akan mempunyai keupayaan ini. Malah pengguna akan dapat menggunakan teknologi ini.”
Biosensor akan menjadi monitor pegang tangan yang akhirnya akan mengesan kehadiran patogen makanan sejauh 10 sentimeter dari peranti.
"Ini akan membolehkan pemeriksaan keselamatan pada makanan dari ladang ke meja," kata Suh. "Pengesan itu akan menelan belanja kurang daripada $500 dan akhirnya boleh menyelamatkan berbilion dolar dan banyak nyawa."
Objektif penyelidikan Suh adalah untuk membangunkan sistem yang akan membolehkan pengecaman serentak pelbagai patogen bawaan makanan dalam masa nyata, termasuk Salmonella enterica, Escherichia coli dan listeria monocytogenes.
“Kami ada sebelum ini menunjukkan keberkesanan biosensor kami untuk pengesanan tepat dan pantas bagi patogen individu," kata Suh. “Dalam kajian ini, kami akan membangunkan sistem multipleks yang mampu mengesan kehadiran beberapa patogen bakteria bawaan makanan biasa.
"Apabila kami menambah baik sistem kami dalam kajian masa depan, ia boleh diperluaskan untuk memasukkan virus dan toksin untuk menjadi sistem pengesanan yang komprehensif untuk mana-mana patogen bawaan makanan untuk meningkatkan keselamatan awam."
Pasukan penyelidik Auburn sedang bekerjasama dengan saintis di universiti lain untuk menggunakan teknologi ini dan diharapkan mendapat kelulusan FDA untuk kegunaan meluas pada masa hadapan.
- Paul Hollis, Universiti Auburn
Sumber: Kolej Pertanian Universiti Auburn