Ứng Viên Lọt Vào Vòng Chung Kết Giải Thưởng Sáng Tạo Năm 2021: Nucleic Sensing Systems

Công ty Minnesota đề xuất hệ thống giám sát mầm bệnh trong nuôi trồng thủy sản liên tục tự động.

“Máy theo dõi” từ Hệ thống cảm biến hạt nhân sử dụng kỹ thuật số PCR dạng giọt để phát hiện các vấn đề sinh học trong môi trường nuôi trồng thủy sản, cải thiện năng suất. Hình ảnh từ Courtesy.

Nucleic Sensing Systems – NS2 cho biết họ có thể giúp các nhà sản xuất thủy sản kiểm tra, tìm kiếm dấu hiệu của bệnh và mầm bệnh trong các giọt nước siêu nhỏ (vi giọt). Sản phẩm “Tracker” của công ty có thể thực hiện tự động ngoài thực địa mà không cần có con người tham gia. Nhờ khả năng hữu ích này, Hệ thống cảm biến hạt nhân đã lọt vào vòng chung kết cho Giải thưởng Đổi mới Nuôi trồng Thủy sản Toàn cầu năm 2021 của Liên minh Thủy sản Toàn cầu.

Tracker là một công cụ phát hiện axit nucleic dòng liên tục, có thể thực hiện trực tiếp ngoài ao nuôi. Theo Giám đốc điều hành Edgar Rudberg, nó có thể theo dõi và cảnh báo sự hiện diện của vi khuẩn, vi rút, các loài xâm lấn, bọ ve, tảo độc hoặc bất kỳ sinh vật sống nào khác mà người quản lý nuôi trồng thủy sản quan tâm. Ông nói: “Về cơ bản nó là một thiết bị báo động khói sinh học”.

(Ghi chú của tác giả bài viết: NS² và hai ứng viên khác lọt vào vòng chung kết Giải thưởng Đổi mới Nuôi trồng thủy sản toàn cầu khác sẽ trình bày tại vòng GOAL trực tuyến cuối cùng vào giữa tháng 11. Vui lòng đón xem về hồ sơ của hai ứng viên còn lại lọt vào vòng chung kết trong hai tuần tới)

Sau khi được cung cấp các thông tin trên, các nhà quản lý có thể bắt đầu các biện pháp giảm thiểu và sau đó xem tình hình thay đổi như thế nào để tối đa hóa năng suất.

Khái niệm công nghệ cơ bản được thực hiện một phần bởi Cody Youngbull, người đang nghiên cứu PCR vi giọt kỹ thuật số thủy sinh tại Đại học Montana và hiện là cố vấn cho NS2. Phản ứng chuỗi polymerase (PCR) sử dụng các chất sinh hóa để tạo ra nhiều bản sao của các đoạn DNA, với sự mở rộng của kỹ thuật giúp nó có thể thực hiện một quá trình khuếch đại tương tự cho RNA. Công nghệ PCR xác định các bệnh ở người, chẳng hạn như xét nghiệm ngoáy mũi được thực hiện để phát hiện COVID-19.

Trong máy Tracker của NS², quy trình bắt đầu bằng việc máy lấy mẫu nước và sau đó chia nhỏ thành các giọt 5 microlit (nhỏ hơn 0,0002 ounce). Sau đó, RNA hoặc DNA bên trong các vi giọt này trải qua quá trình PCR, chỉ với những phân đoạn phù hợp với một trình tự cụ thể được khuếch đại và gắn thẻ bằng thuốc nhuộm huỳnh quang. Bởi vì trong hàng nghìn đến hàng triệu bản sao được tạo ra, chỉ cần một lượng rất nhỏ của một trình tự axit nucleic cụ thể có mặt trong một vi giọt.

Rudberg tuyên bố: “Chúng tôi có thể phát hiện những thứ nhỏ như một sợi DNA hoặc RNA”.

Hệ thống Tracker rất chắc chắn, lưu trữ vật tư tiêu hao sinh hóa hàng tháng và yêu cầu rất ít năng lượng do nó có thể chạy bằng pin quang điện (pin mặt trời). Hình ảnh từ Courtesy.

Ông nói thêm, tổng thời gian từ khi bắt đầu chạy mẫu và cho ra kết quả là chưa đầy một giờ. Ngược lại, theo phương pháp tiêu chuẩn thông thường, gồm lấy mẫu nước, mang đến phòng thí nghiệm, sau đó tiến hành phân tích, một quá trình có thể mất nhiều ngày. Nó cũng có thể bao gồm nhiều bước thủ công.

Bất kỳ hệ thống giám sát nào cũng có thể có trường hợp âm tính giả (khi thiết bị báo nhầm là không có vấn đề) và dương tính giả (trường hợp máy báo nhầm là có vấn đề). Theo Rudberg, máy Tracker giảm thiểu được cả hai loại kết quả đọc sai thông qua nhiều phương pháp khác nhau.

Rudberg nói, đầu tiên, hệ thống chỉ sử dụng các chất sinh hóa PCR đã biết và đã được kiểm tra một cách khoa học. Cách tiếp cận này đảm bảo rằng Tracker phát hiện những gì được quan tâm.

Hệ thống có bốn hệ thống lưu trữ khác nhau, mỗi hệ thống có thể có một bộ hóa sinh riêng. Vì vậy, nó có thể theo dõi các vấn đề sinh học khác nhau, chẳng hạn như hai loại bệnh khác nhau và ve cùng một lúc, đồng thời chạy một hệ thống kiểm soát để nâng cao độ chính xác hơn nữa.

Một biện pháp bảo vệ thứ cấp chống lại cảnh báo sai là việc chia nhỏ mẫu thành các vi giọt và theo dõi liên tục, có nghĩa là việc lấy và xử lý một mẫu mới có thể xảy ra sau mỗi vài phút. Do đó, nhiều thử nghiệm có thể được chạy trong thời gian ngắn, giảm tác động của sai sót trong bất kỳ phép đo đơn lẻ nào.

Rudberg nhấn mạnh: “Bạn càng nhận được nhiều mẫu, bạn càng ít có khả năng mắc lỗi”.

Hệ thống này rất chắc chắn, lưu trữ hàng tháng vật tư tiêu hao sinh hóa và yêu cầu ít điện năng đến mức nó có thể chạy bằng pin mặt trời, theo tài liệu của NS2. Tracker nặng khoảng 30 pound và có kích thước tương đương với hành lý xách tay, Rudberg cho biết thêm.

Kết quả có sẵn thông qua giao diện người dùng đồ họa dựa trên đám mây. Với khả năng này, các nhà sản xuất nuôi trồng thủy sản có thể theo dõi các địa điểm sản xuất khác nhau cùng một lúc.

Tracker đã được triển khai tại các trại giống liên bang và NS2 đã bán vài máy cho chính phủ Hoa Kỳ. Các thử nghiệm thực địa hiện đang được tiến hành tại các trại giống tư nhân. Sản phẩm hiện đang trong giai đoạn thử nghiệm và Rudberg dự đoán một sản phẩm thương mại hóa hoàn toàn, sẽ có sẵn để bán vào cuối năm 2022. Giá dự kiến là khoảng 75.000 đô la, với phí dịch vụ liên tục do kết nối đám mây.

Có thể có những ứng dụng khác của công nghệ. Các khả năng bao gồm các ứng dụng nông nghiệp và xử lý nước thải.

Nhưng mục tiêu đầu tiên là nuôi trồng thủy sản. Rudberg lưu ý rằng việc lọt vào vòng chung kết của Giải thưởng Sáng tạo là một sự công nhận đáng hoan nghênh về tiềm năng của công nghệ này.

“Chúng tôi cảm thấy rất vinh dự khi được tham gia vào chương trình này,” anh nói. “Rõ ràng là chúng tôi rất đam mê công việc mà chúng tôi đang làm. Thật thú vị khi những người khác cũng cảm thấy như vậy”.

Theo Hank Hogan

Nguồn: https://www.globalseafood.org/advocate/innovation-award-2021-finalist-nucleic-sensing-systems/?utm_campaign=The+Advocate&utm_medium=email&_hsmi=172495003&_hsenc=p2ANqtz–j9occqFAhMsQoidMiWDTTCz3dUZQj6OxSt_MuXmtRxHl4pT2-2GdF7ZL3a2BLumHKEv9rF9dDHv6MHEkfqPjNUDKBGFlR8M9vqXaDrxdBtYjSO14&utm_content=172495003&utm_source=hs_email&fbclid=IwAR0iLd8Jd7xmQVUn8q24L24bX3QaB9robj4IUPMaGx3alCOcTF3oYwKGDtU

Biên dịch: Thùy Linh – Công ty TNHH PTTS Bình Minh

“Tôm Giống Gia Hóa – Chìa Khóa Thành Công”

Xem thêm: