Photonique agricole capteur capable de repérer les bactéries sur les fruits et légumes

Des recherches ont montré que les pesticides dans les fruits et légumes tuent jusqu'à 11,000 385 personnes chaque année et empoisonnent involontairement jusqu'à XNUMX millions de personnes dans le monde.

La surveillance des aliments pour les produits chimiques microscopiques et les bactéries nocives peut prendre des jours et implique l'envoi de petits lots aux laboratoires pour des tests et des analyses. Maintenant, un nouveau détecteur est en cours de développement qui sera capable de détecter d'infimes traces d'éléments toxiques avec la photonique pour donner un résultat en quelques minutes.

Le détecteur ultrasensible exploite les particules légères pour détecter les moindres traces de pesticides ou de bactéries 50 à 100 fois plus rapidement que les technologies existantes.

Actuellement développé par un consortium financé par l'UE, le système permettra aux travailleurs de rechercher des pesticides ou des bactéries en surveillant des dizaines d'échantillons de fruits et légumes de plus que ce qui est actuellement effectué. De la préparation d'un échantillon à la détection, le nouveau système peut fournir un résultat en moins de 30 minutes – une fraction du temps actuellement.

L'équipe utilise un système extrêmement sensible qui utilise la lumière laser pour détecter des analytes chimiques ou biologiques. Appelé capteur à multiplexage bimodal plasmo-photonique, le système peut détecter les bactéries ou les pesticides sans étiquette, sans avoir à utiliser de produits chimiques ou de colorants comme marqueur.

Étant donné que les aliments peuvent se dégrader rapidement et avec de longs contrôles de sécurité à l'heure actuelle, les usines peuvent souvent effectuer moins de contrôles, ce qui signifie que les consommateurs sont exposés à un plus grand risque d'exposition aux poisons et aux bactéries, même dans les pays dotés de techniques de surveillance très efficaces.

Les contrôles de sécurité concernant les fruits et légumes sont souvent effectués par lots aléatoires puis envoyés à un laboratoire, un processus qui peut prendre des jours. En raison du temps et des coûts, ces contrôles ne peuvent pas être effectués dans des parties critiques de la chaîne de valeur comme les supermarchés et les restaurants.

Chaque année, 385 millions de personnes sont involontairement empoisonnées en mangeant des fruits ou des légumes contenant des pesticides et des milliers non seulement meurent, mais lorsqu'ils sont consommés via la nourriture et l'eau, ces pesticides peuvent provoquer une multitude de maladies mortelles à long terme, notamment des malformations congénitales, des cancers, des maladies génétiques. anomalies, troubles sanguins et neurotoxicité.

Le projet, appelé GRACED, est actuellement coordonné par CyRIC - Centre de recherche et d'innovation de Chypre, Chypre et comprend un consortium d'experts de toute l'Europe. Les développeurs se sont inspirés de l'un de leurs capteurs existants qui examine l'eau pour détecter une contamination microbiologique ou chimique avec un petit nombre de pesticides.

Le projet, appelé GRACED, est actuellement coordonné par CyRIC - le centre de recherche et d'innovation de Chypre, et comprend un consortium d'experts de toute l'Europe.

Le système fonctionne en examinant la « liaison » du contaminant à la surface du capteur – produisant un nouveau signal unique lorsqu'un constituant nocif est présent.

Avec leur capteur de multiplexage bimodal plasmo-photonique, l'équipe GRACED utilise l'une des technologies de détection les plus sensibles disponibles pour identifier au niveau moléculaire.

Étant donné que les récepteurs à la surface du capteur sont spécifiquement « réglés » sur une bactérie ou un produit chimique particulier, seuls les analytes d'intérêt sont capturés le long du capteur.

La lumière circulant dans le capteur génère un champ évanescent entièrement exposé sur la surface du capteur et les récepteurs sont capables de reconnaître les contaminants lorsqu'un échantillon passe à travers en raison des changements de vitesse de la lumière laser et donc du motif d'interférence à la sortie.

Ce changement peut être mesuré et déterminé avec précision par rapport à un ensemble de valeurs existantes - et devrait être en mesure de donner un diagnostic instantané pour un contaminant attendu dans la plage picomolaire à attomolaire (pM-aM) sans avoir besoin d'amplification.

L'équipe GRACED considère que les applications sont extrêmement utiles pour plusieurs alternatives de production alimentaire de nouvelle génération.

« Les fermes verticales ou urbaines, c'est un peu comme un laboratoire où tout se déroule dans des salles contrôlées. Le contrôle de la qualité de l'eau est très important pour le succès de ces types de fermes, et si ce processus est automatisé, c'est encore mieux », a déclaré le coordinateur du projet Alessandro Giusti.

« Certaines fermes urbaines utilisent de l'« eau grise » – l'eau du puits utilisée pour l'irrigation – là où le risque de contamination est possible. Ainsi, une solution comme la nôtre sera hautement complémentaire à la production alimentaire futuriste.

Conclu en 2024, le projet GRACED mènera de futurs essais en France, en Italie et en Hongrie, couvrant différents types de systèmes de production (agriculture conventionnelle de plein air, agriculture urbaine novatrice, chaîne de valeur agroécologique courte, agriculture semi-automatique).