Immaginate un giorno in cui un agricoltore potrà stare in un campo, agitare un dispositivo portatile su un pomodoro e rilevare immediatamente gli agenti patogeni, salvando potenzialmente vite umane e miliardi di dollari.
Quel giorno potrebbe non essere lontano, grazie alla ricerca condotta da Stazione di esperimenti agricoli dell'Alabama presso l'Università di Auburn.
Essendo una delle 11 università che hanno ricevuto sovvenzioni dal US Department of Agriculture Per condurre ricerche sulle nanotecnologie, gli scienziati di Auburn stanno lavorando per migliorare il monitoraggio degli agenti patogeni lungo tutta la catena di approvvigionamento alimentare creando un sistema di facile utilizzo in grado di rilevare più agenti patogeni di origine alimentare contemporaneamente, in modo accurato, economico e rapido.
Il segretario dell’USDA Tom Vilsack ha recentemente annunciato un investimento di oltre 5.2 milioni di dollari a livello nazionale per sostenere la ricerca volta a migliorare la sicurezza alimentare, potenziare i combustibili rinnovabili, aumentare i raccolti e gestire i parassiti agricoli. I premi sono stati assegnati tramite il Iniziativa per la ricerca agricola e alimentare, il principale programma di sovvenzioni competitivo e sottoposto a revisione paritaria della nazione per le scienze agricole fondamentali e applicate.
La ricerca di Auburn è unica in quanto utilizza la nanotecnologia biologica piuttosto che quella artificiale per raggiungere i suoi obiettivi, afferma Sang-Jin Suh, professore associato presso il Dipartimento di Scienze Biologiche di Auburn.
Suh è anche un membro del Centro di rilevamento e sicurezza alimentare dell'Università di Auburn, e attribuisce al suo direttore, Bryan Chin, un professore di ingegneria dei materiali, il merito di aver sviluppato la tecnologia dei biosensori che costituisce la base della ricerca.
"Questa è l'innovazione del Dr. Chin, che ha reclutato persone come me, un genetista batterico, per aiutare a combinare queste tecnologie in un biosensore basato su particelle che può essere utilizzato per rilevare agenti patogeni alimentari", afferma Suh.
Si stima che ogni anno circa 48 milioni di americani si ammalino a causa di agenti patogeni e tossine di origine alimentare, con un conseguente onere economico di quasi 80 miliardi di dollari. Queste stime non tengono conto dei costi sostenuti dall’industria alimentare, tra cui la ridotta fiducia dei consumatori, le perdite di ritiro o i contenziosi.
Poiché le epidemie di agenti patogeni di origine alimentare e i richiami di alimenti contaminati sono diventati più comuni, è diventato evidente che sono necessari migliori sistemi di rilevamento degli agenti patogeni per identificare gli alimenti contaminati prima che vengano consumati dal pubblico.
"Ogni volta che il cibo è contaminato, di solito occorrono giorni o settimane alla FDA, al CDC o ad altri laboratori per confermare la presenza di agenti patogeni", afferma Suh. “La nostra tecnologia può farlo in meno di 10 minuti.
“Attualmente, ogni volta che si verifica un'epidemia di agenti patogeni di origine alimentare, devono prendere il cibo contaminato e farvi crescere i batteri, il che richiede da poche ore a pochi giorni. Quindi vedranno se corrisponde al modello di un sospetto agente patogeno. Isoliamo le sonde specifiche per quel patogeno. Se si lega alla sonda, allora sappiamo che è presente il particolare agente patogeno”.
Oltre al tempo necessario per ottenere i risultati, gli attuali sistemi di rilevamento dei patogeni alimentari richiedono strumenti costosi e una formazione approfondita del personale.
"I due metodi più diffusi per rilevare gli agenti patogeni, oltre al metodo di coltura tradizionale, richiedono una formazione approfondita", afferma Suh. “Il nostro metodo richiederà una formazione minima. Prevediamo che ogni agricoltore avrà questa capacità, gli impianti di trasformazione avranno questa capacità e i negozi di alimentari e i ristoranti avranno questa capacità. Anche i consumatori potranno utilizzare questa tecnologia”.
Il biosensore sarà un monitor portatile che eventualmente rileverà la presenza di un agente patogeno alimentare fino a 10 centimetri di distanza dal dispositivo.
"Ciò consentirà controlli di sicurezza sugli alimenti dalla fattoria alla tavola", afferma Suh. “Il rilevatore costerebbe meno di 500 dollari e alla fine potrebbe salvare miliardi di dollari e molte vite”.
Un obiettivo della ricerca di Suh è sviluppare un sistema che consenta l'identificazione simultanea di più agenti patogeni di origine alimentare in tempo reale, tra cui Salmonella enterica, Escherichia coli e listeria monocytogenes.
“Lo abbiamo già fatto hanno dimostrato l’efficacia dei nostri biosensori per il rilevamento accurato e rapido dei singoli agenti patogeni”, afferma Suh. “In questo studio svilupperemo un sistema multiplex in grado di rilevare la presenza di diversi comuni agenti patogeni batterici di origine alimentare.
“Man mano che miglioriamo il nostro sistema negli studi futuri, esso potrà essere ampliato per includere virus e tossine e diventare un sistema di rilevamento completo di eventuali agenti patogeni di origine alimentare per migliorare la sicurezza pubblica”.
Il team di ricercatori di Auburn sta collaborando con scienziati di altre università per utilizzare questa tecnologia e, si spera, ottenere l'approvazione della FDA per un uso diffuso in futuro.
- Paolo Hollis, Università di Auburn
Fonte: Auburn University College of Agriculture