Peneliti Universitas Purdue telah meluncurkan teknologi biosensor yang bertujuan untuk mengubah praktik pertanian dengan secara cepat mengidentifikasi risiko kontaminasi pada produk segar.
Sistem baru ini, yang terinspirasi oleh metode pengujian COVID-19, menunjukkan akurasi 100 persen dalam waktu satu jam setelah pengumpulan sampel di lapangan ketika diuji di pertanian produk segar komersial.
“Pendekatan yang kami ambil adalah menggunakan indikator tinja yang disebut Bacteroidales sebagai penanda risiko,” kata Mohit Verma, profesor teknik pertanian dan biologi di Purdue. Karya tersebut, yang didokumentasikan dalam jurnal Biosensors and Bioelectronics, dilisensikan melalui Krishi, sebuah startup di mana Verma menjabat sebagai chief technology officer.
Secara tradisional, penilaian risiko pada produk segar melibatkan pengukuran patogen, yang jika terdeteksi, akan menyebabkan pembuangan tanaman. Namun, mendeteksi patogen pada tingkat rendah, seperti yang disyaratkan oleh standar peraturan untuk produk dengan umur simpan yang pendek, menghadirkan tantangan yang besar. Solusi tim Verma melibatkan penggunaan teknologi loop-mediated isothermal amplification (LAMP), yang sebelumnya digunakan untuk mendiagnosis penyakit pernapasan sapi dan COVID-19. Inovasinya terletak pada penerapan LAMP pada perangkat berbasis kertas, sehingga memungkinkan pengujian cepat di lokasi untuk aplikasi pertanian.
Penelitian yang dilakukan di peternakan selada komersial di Salinas, CA, dan dekat Pusat Penelitian dan Pendidikan Ilmu Hewan Purdue di West Lafayette, menggunakan bendera plastik untuk mengumpulkan sampel bioaerosol. “Hal ini memungkinkan Anda mengukur Bacteroidales dan juga tingkat kontaminasi tinja,” kata Verma. Keakuratan sistem ini diverifikasi dengan membandingkan hasil lapangan dan hasil laboratorium, dan alat uji baru ini menyediakan data langsung dan dapat ditindaklanjuti bagi para petani.
Para petani menggunakan dispenser tetes, yang sudah diisi dengan cairan, untuk menyeka bendera pengumpul. Cairan tersebut kemudian disalurkan ke perangkat kertas yang mengandung senyawa yang diperlukan untuk deteksi DNA. Setelah menempatkan perangkat kertas ke dalam alat pencitraan pemanas, hasilnya, tersedia dalam satu jam, mengungkapkan keberadaan dan tingkat Bacteroidales. Teknologi ini menawarkan ukuran kuantitatif, mengkonfirmasi kecurigaan mengenai kontaminasi di lapangan dan memungkinkan intervensi tepat waktu.
Meskipun akurasi sistemnya menjanjikan, Verma mengakui perlunya pengujian lebih lanjut pada rentang kontaminasi yang lebih luas. Uji lapangan saat ini tidak memiliki sampel kontaminasi tingkat menengah, yang penting untuk validasi komprehensif. Namun demikian, pengujian tersebut mendeteksi sedikitnya tiga salinan DNA Bacteroidales per sentimeter persegi, menunjukkan potensi besar untuk penerapan pertanian secara luas.
Penelitian ini juga menjawab tantangan dalam menafsirkan tingkat kontaminasi. “Kami belum mengetahui arti dari angka-angka ini,” kata Verma. Menetapkan ambang batas tingkat kontaminasi merupakan pekerjaan yang terus dilakukan, hal ini penting untuk penerapan praktis teknologi ini.
Penulis utama Jiangshan Wang dan Simerdeep Kaur mempelopori pengembangan pengujian dan perangkat berbasis kertas. Proyek ini juga melibatkan kontribusi signifikan dari Sekolah Teknik Biomedis Weldon dan Sekolah Teknik Listrik dan Komputer Keluarga Elmore, khususnya dalam mengembangkan pencitraan pemanas.
Proyek ini menggarisbawahi kemampuan kelompok Verma untuk melakukan transisi inovasi dari laboratorium ke pengujian lapangan, suatu prestasi yang tidak mudah dicapai. Verma menekankan upaya kolaboratif, menyoroti daftar kontributor yang luas.
Pendanaan untuk proyek ini berasal dari Pusat Keamanan Produk, Departemen Pangan dan Pertanian California, dan Layanan Pemasaran Pertanian Departemen Pertanian AS. Kantor Komersialisasi Teknologi Purdue Innovates, yang mengajukan paten untuk teknologi ini, telah mengeluarkan lisensi kepada Krishi. Startup tersebut saat ini sedang mengumpulkan modal untuk membawa teknologi tersebut ke pasar.
Kajian selengkapnya dapat ditemukan di sini.
(Untuk mendaftar berlangganan gratis Berita Keamanan Pangan, klik di sini.)
