Fotónica agrícola sensor capaz de detectar bacterias en frutas y verduras

Las investigaciones han descubierto que los pesticidas en frutas y verduras están matando hasta 11,000 personas cada año y envenenan sin querer hasta 385 millones en todo el mundo.

El control de los alimentos en busca de productos químicos microscópicos y bacterias dañinas puede llevar días e implica enviar pequeños lotes a los laboratorios para realizar pruebas y análisis. Ahora se está desarrollando un nuevo detector que podrá detectar rastros diminutos de elementos venenosos con fotónica para dar un resultado en cuestión de minutos.

El detector ultrasensible aprovecha las partículas de luz para detectar los rastros más pequeños de pesticidas o bacterias de 50 a 100 veces más rápido que las tecnologías existentes.

El sistema, que actualmente está siendo desarrollado por un consorcio financiado por la UE, permitirá a los trabajadores comprobar la presencia de pesticidas o bacterias mediante el seguimiento de docenas más de muestras de frutas y verduras de las que se realizan actualmente. Desde la preparación de una muestra hasta la detección, el nuevo sistema puede entregar un resultado en menos de 30 minutos, una fracción del tiempo que en la actualidad.

El equipo está utilizando un sistema extremadamente sensible que utiliza luz láser para detectar analitos químicos o biológicos. Denominado sensor de multiplexación bimodal plasmo-fotónico, el sistema puede detectar bacterias o pesticidas sin etiqueta, sin tener que usar químicos o tintes como marcador.

Dado que los alimentos se pueden degradar rápidamente y con largos controles de seguridad en la actualidad, las fábricas a menudo pueden realizar menos controles, lo que significa que los consumidores enfrentan un mayor riesgo de exposición a venenos y bacterias, incluso en países con técnicas de control muy eficientes.

Los controles de seguridad que involucran frutas y verduras a menudo se realizan en lotes aleatorios y luego se envían a un laboratorio, un proceso que puede llevar días. Debido al tiempo y los costos, estos controles no se pueden realizar en partes críticas de la cadena de valor como supermercados y restaurantes.

Cada año, 385 millones de personas se intoxican involuntariamente al comer frutas o verduras que contienen pesticidas y miles no solo mueren, sino que cuando se consumen a través de los alimentos y el agua, estos pesticidas pueden causar una serie de afecciones mortales a largo plazo, que incluyen defectos de nacimiento, cánceres, enfermedades genéticas. defectos, trastornos sanguíneos y neurotoxicidad.

El proyecto, llamado GRACED, está siendo coordinado actualmente por CyRIC - Centro de investigación e innovación de Chipre, Chipre e incluye un consorcio de expertos de toda Europa. Los desarrolladores se inspiraron en uno de sus sensores existentes que examina el agua para detectar contaminación microbiológica o química con una pequeña cantidad de pesticidas.

El proyecto, denominado GRACED, está siendo coordinado actualmente por CyRIC, el Centro de investigación e innovación de Chipre, e incluye un consorcio de expertos de toda Europa.

El sistema funciona observando la 'unión' del contaminante a la superficie del sensor, produciendo una nueva señal única cuando está presente un componente dañino.

Con su sensor de multiplexación bimodal plasmo-fotónico, el equipo de GRACED utiliza una de las tecnologías de detección más sensibles disponibles para identificar a nivel molecular.

Dado que los receptores en la superficie del sensor están específicamente 'sintonizados' a una bacteria o producto químico en particular, solo los analitos de interés se capturan a lo largo del sensor.

La luz que viaja en el sensor genera un campo evanescente completamente expuesto sobre la superficie del sensor y los receptores pueden reconocer los contaminantes cuando pasa una muestra debido a cambios en la velocidad de la luz láser y, por lo tanto, al patrón de interferencia en la salida.

Este cambio se puede medir y determinar con precisión frente a un conjunto de valores existentes, y debería poder dar un diagnóstico instantáneo de un contaminante esperado en el rango picomolar a attomolar (pM-aM) sin necesidad de amplificación.

El equipo de GRACED considera que las aplicaciones son extremadamente útiles para varias alternativas de producción de alimentos de próxima generación.

“Las granjas verticales o urbanas son como un laboratorio donde todo se realiza en salas controladas. Controlar la calidad del agua es muy importante para el éxito de este tipo de fincas, y si este proceso está automatizado, es aún mejor ”, dijo el coordinador del proyecto, Alessandro Giusti.

“Algunas granjas urbanas están utilizando 'aguas grises', agua de sumidero utilizada para riego, donde es posible el riesgo de contaminación. Por lo tanto, una solución como la nuestra será muy complementaria a la producción de alimentos del futuro ".

Concluyendo en 2024, el proyecto GRACED llevará a cabo ensayos futuros en Francia, Italia y Hungría, cubriendo diferentes tipos de sistemas de producción (agricultura convencional al aire libre, agricultura urbana novedosa, cadena de valor agroecológica corta, agricultura semiautomática).