Hãy tưởng tượng một ngày khi một người nông dân có thể đứng trên cánh đồng, vẫy thiết bị cầm tay trên quả cà chua và phát hiện mầm bệnh ngay lập tức, có khả năng cứu sống nhiều mạng sống và tiết kiệm hàng tỷ đô la.
Ngày đó có thể không còn xa nữa nhờ nghiên cứu được thực hiện bởi Trạm thí nghiệm nông nghiệp Alabama tại Đại học Auburn.
Là một trong 11 trường đại học được nhận học bổng của Hiệp hội Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ Để tiến hành nghiên cứu công nghệ nano, các nhà khoa học của Auburn đang nỗ lực cải thiện việc giám sát mầm bệnh trong toàn bộ chuỗi cung ứng thực phẩm bằng cách tạo ra một hệ thống thân thiện với người dùng, có thể phát hiện đồng thời nhiều mầm bệnh từ thực phẩm một cách chính xác, tiết kiệm chi phí và nhanh chóng.
Bộ trưởng USDA Tom Vilsack gần đây đã công bố khoản đầu tư hơn 5.2 triệu USD trên toàn quốc để hỗ trợ nghiên cứu cải thiện an toàn thực phẩm, tăng cường nhiên liệu tái tạo, tăng năng suất cây trồng và quản lý sâu bệnh nông nghiệp. Các giải thưởng được thực hiện thông qua Sáng kiến nghiên cứu nông nghiệp và thực phẩm, chương trình tài trợ được bình duyệt, có tính cạnh tranh hàng đầu của quốc gia dành cho khoa học nông nghiệp cơ bản và ứng dụng.
Nghiên cứu của Auburn độc đáo ở chỗ nó sử dụng công nghệ nano sinh học thay vì nhân tạo để đạt được mục tiêu của mình. Sang-Jin Suh, phó giáo sư tại Khoa Khoa học Sinh học của Auburn.
Suh cũng là thành viên của Trung tâm Phát hiện và An toàn Thực phẩm Đại học Auburn, và ông ghi nhận công lao của giám đốc, Bryan Chin, một giáo sư kỹ thuật vật liệu, vì đã phát triển công nghệ cảm biến sinh học làm cơ sở cho nghiên cứu.
Suh nói: “Đây là sự đổi mới của Tiến sĩ Chin và ông ấy đã tuyển dụng những người như tôi - một nhà di truyền học vi khuẩn - để giúp kết hợp các công nghệ này thành một cảm biến sinh học dựa trên hạt có thể được sử dụng để phát hiện mầm bệnh thực phẩm”.
Ước tính có tới 48 triệu người Mỹ mắc bệnh hàng năm do mầm bệnh và chất độc từ thực phẩm, dẫn đến gánh nặng kinh tế gần 80 tỷ USD. Những ước tính này không tính đến chi phí cho ngành công nghiệp thực phẩm, bao gồm sự suy giảm niềm tin của người tiêu dùng, tổn thất do thu hồi hoặc kiện tụng.
Khi sự bùng phát của mầm bệnh truyền qua thực phẩm và việc thu hồi thực phẩm bị ô nhiễm ngày càng phổ biến, rõ ràng là cần có hệ thống phát hiện mầm bệnh tốt hơn để xác định thực phẩm bị ô nhiễm trước khi công chúng tiêu thụ.
Suh nói: “Bất cứ khi nào thực phẩm bị ô nhiễm, FDA, CDC hoặc các phòng thí nghiệm khác thường phải mất vài ngày hoặc vài tuần để xác nhận sự hiện diện của mầm bệnh”. “Công nghệ của chúng tôi có thể làm điều đó trong vòng chưa đầy 10 phút.
“Hiện nay, mỗi khi có dịch bệnh lây qua đường thực phẩm bùng phát, họ phải lấy thực phẩm bị ô nhiễm và nuôi cấy vi khuẩn từ đó, phải mất vài giờ đến vài ngày. Sau đó, họ sẽ xem liệu nó có phù hợp với mô hình của mầm bệnh bị nghi ngờ hay không. Chúng tôi cô lập các đầu dò dành riêng cho mầm bệnh đó. Nếu nó liên kết với đầu dò thì chúng tôi biết có mầm bệnh cụ thể.”
Ngoài khoảng thời gian cần thiết để có kết quả, các hệ thống phát hiện mầm bệnh thực phẩm hiện nay còn yêu cầu các thiết bị đắt tiền và đào tạo chuyên sâu cho nhân viên.
Suh cho biết: “Hai phương pháp phổ biến nhất để phát hiện mầm bệnh, ngoài phương pháp nuôi cấy truyền thống, đòi hỏi phải được đào tạo chuyên sâu”. “Phương pháp của chúng tôi sẽ yêu cầu đào tạo tối thiểu. Chúng tôi hình dung rằng mọi nông dân sẽ có khả năng này, các nhà máy chế biến sẽ có khả năng này và các cửa hàng tạp hóa cũng như nhà hàng sẽ có khả năng này. Ngay cả người tiêu dùng cũng có thể sử dụng công nghệ này.”
Cảm biến sinh học sẽ là một thiết bị giám sát cầm tay, cuối cùng sẽ phát hiện sự hiện diện của mầm bệnh thực phẩm cách thiết bị khoảng 10 cm.
Suh nói: “Điều này sẽ cho phép kiểm tra an toàn thực phẩm từ trang trại đến bàn ăn”. “Máy dò sẽ có giá dưới 500 đô la và cuối cùng có thể cứu được hàng tỷ đô la và nhiều mạng sống.”
Mục tiêu nghiên cứu của Suh là phát triển một hệ thống cho phép xác định đồng thời nhiều mầm bệnh truyền qua thực phẩm trong thời gian thực, bao gồm Salmonella enterica, Escherichia coli và listeria monocytogenes.
“Trước đây chúng tôi đã đã chứng minh tính hiệu quả của cảm biến sinh học của chúng tôi để phát hiện chính xác và nhanh chóng từng mầm bệnh riêng lẻ,” Suh nói. “Trong nghiên cứu này, chúng tôi sẽ phát triển một hệ thống ghép kênh có khả năng phát hiện sự hiện diện của một số mầm bệnh vi khuẩn phổ biến trong thực phẩm.
“Khi chúng tôi cải thiện hệ thống của mình trong các nghiên cứu trong tương lai, nó có thể được mở rộng để bao gồm vi rút và chất độc để trở thành một hệ thống phát hiện toàn diện mọi mầm bệnh truyền qua thực phẩm nhằm cải thiện an toàn công cộng.”
Nhóm các nhà nghiên cứu của Auburn đang hợp tác với các nhà khoa học tại các trường đại học khác để sử dụng công nghệ này và hy vọng sẽ nhận được sự chấp thuận của FDA để sử dụng rộng rãi trong tương lai.
- Paul Hollis, Đại học Auburn
Nguồn: Trường Cao đẳng Nông nghiệp Đại học Auburn