Στη σκηνή, η Elizabeth Dougherty άνοιξε το διπλωμένο χαρτί, ενώ η σφραγίδα του αλουμινίου τρεμοπαίζει στα φώτα. "Και ο νικητής είναι, " σταμάτησε για δραματικό αποτέλεσμα ", από το Πανεπιστήμιο της Βιρτζίνια ...."
Αλλά τίποτα περισσότερο δεν μπορούσε να ακουστεί, οχορύπανες και ευθυμίες συγκαλύπτουν τα λόγια της. Οι γροθιές αντλούνται στον αέρα, ρίχνονται τα δάκρυα.
Αυτή η θριαμβευτική στιγμή ανήκε σε μια ομάδα προπτυχιακών φοιτητών και του συμβούλου τους, που συμμετείχαν στον διαγωνισμό Collegiate Inventors στο κεντρικό γραφείο του Γραφείου Ευρεσιτεχνιών και Εμπορικών Σημάτων των ΗΠΑ στην Αλεξάνδρεια της Βιρτζίνια. Ο Dougherty, διευθυντής της Εκπαιδευτικής Εκπαιδευτικής Οργάνωσης, της ευαισθητοποίησης και της αναγνώρισης των εφευρετών, και άλλοι που συμμετείχαν, τιμούσαν τους Ameer Shakeel και Payam Pourtaheri για το επαναστατικό προϊόν AgroSpheres του ομίλου τους, που δημιουργήθηκε με στόχο την εξάλειψη των επιβλαβών παρενεργειών των φυτοφαρμάκων παγκοσμίως.
Το ντουέτο επιταχύνθηκε στην σκηνή, χαμογελώντας απροσπέλαστα καθώς βάζουν τα βαριά χρυσά μετάλλια που τους δόθηκαν ως οι συνολικά νικητές στο προπτυχιακό τμήμα του διαγωνισμού. Αυτός ο άκρως ανταγωνιστικός, εθνικός διαγωνισμός ενθαρρύνει την «καινοτομία, την επιχειρηματικότητα και τη δημιουργικότητα», παρουσιάζοντας πρωτοποριακά και υπό την ηγεσία φοιτητικά έργα από κολέγια και πανεπιστήμια σε ολόκληρη τη χώρα. (USPTO, η οποία συνεργάζεται με το Smithsonian.com για να υποστηρίξει ιστορίες για την καινοτομία στο Smithsonian Institution και πέραν αυτού, είναι επίσης χορηγός του διαγωνισμού.) Εκτός από το υλικό, οι νικητές της πρώτης θέσης παίρνουν $ 10, 000 με επιπλέον $ 2, 000 για τον σύμβουλό τους .
«Οι γονείς μας είναι το κίνητρό μας», λέει ο Πουρταθέρι στη σκηνή μετά την ανακοίνωση. "Και οι δύο δεν γεννήσαμε στις Ηνωμένες Πολιτείες. Μας έφεραν εδώ και ξαναρχίζουν τη ζωή τους έτσι μπορούμε να κάνουμε αυτό που θέλουμε να κάνουμε », λέει. "Όταν βάζουν την μπάρα τόσο ψηλά, εξαρτάται από εσάς να τους κάνετε περήφανους, γιατί θέλετε να τους δείξετε πόσο υπερήφανοι είστε."
Ο συνεργάτης του στην έρευνα συμφώνησε: "Δεν ήμουν αρκετά έξυπνος για να φτάσω σε ένα καλό δημοτικό σχολείο ή στο γυμνάσιο", λέει ο Shakeel. Έτσι, η μητέρα του εργάστηκε για 12 χρόνια στο σχολείο του στο Πακιστάν, ώστε να μπορέσει να εισέλθει και να αποκτήσει καλή εκπαίδευση. "Μετά από αυτό, είναι δική μου ευθύνη να κάνω ό, τι μπορώ με τις ευκαιρίες που παρουσιάζονται."
Από το 1990, ο Διαγωνισμός Collegiate Inventors αναγνώρισε τη σκληρή δουλειά τόσο των προπτυχιακών όσο και των πτυχιούχων εφευρετών. Φέτος, ο Carl Schoellhammer από το MIT κέρδισε το μεταπτυχιακό δίπλωμα με το έργο του στο SuonoCalm, το οποίο σχεδιάστηκε για να παρέχει πιο αποτελεσματική χορήγηση φαρμάκων από το ορθό, ένα λεγόμενο κλύσμα του 21ου αιώνα, λέει ο χημικός μηχανικός στην εξήγησή του για το Twitter. Δεύτερη θέση στο προπτυχιακό τμήμα πήγε σε μια ομάδα από το Πανεπιστήμιο της Κολούμπια, που εργαζόταν στο Cathecare, ένα προϊόν που σχεδιάστηκε για να εξαλείψει τις ευκαιρίες για λοιμώξεις με χορήγηση φαρμάκων καθετήρα.
Από τους φιναλίστς, η AgroSpheres φάνηκε ιδιαίτερα πρωτοποριακή, λέει η Radia Pearlman, επιστήμονας ηλεκτρονικών υπολογιστών που είναι πιο γνωστός για την εφεύρεσή της στο Spanning Tree Protocol (STP) και έναν από τους δικαστές του ανταγωνισμού. "Η απαλλαγή από τα φυτοφάρμακα είναι ένα εξαιρετικά σημαντικό πρόβλημα και μια βαθιά επιστήμη όσον αφορά το πώς πραγματικά το κάνουν", λέει.
Τα φυτοφάρμακα χρησιμοποιούνται ευρέως παγκοσμίως - με παγκόσμια χρήση που ανέρχεται σε περίπου 5, 2 δισεκατομμύρια λίρες το 2006 και το 2007, σύμφωνα με μια ολοκληρωμένη μελέτη ΣΟΕΣ. Αν και αυτές οι ενώσεις είναι επωφελείς για τις αποδόσεις και την ποιότητα των καλλιεργειών, έχουν πολλές αρνητικές παρενέργειες τόσο για την άγρια φύση όσο και για τον άνθρωπο, όπως ο καρκίνος.
Ένα από τα μεγαλύτερα προβλήματα, σημειώνει ο Shakeel, είναι ότι οι αναπτυσσόμενες χώρες επιβαρύνονται με το μεγαλύτερο βάρος της χρήσης φυτοφαρμάκων. Στις περιοχές αυτές, οι κανονισμοί είναι περιορισμένοι. Τα παιδιά αποτελούν συχνά σημαντικό μέρος του εργατικού δυναμικού της υπαίθρου και πολλοί μπορούν να εργαστούν χωρίς προστατευτικό εξοπλισμό ή επαρκή εκπαίδευση.
"Και οι δύο γεννήσαμε στις αναπτυσσόμενες χώρες" εξηγεί ο Shakeel. "Και γνωρίζαμε τα κοινωνικά προβλήματα που σχετίζονται με τη χρήση φυτοφαρμάκων - πώς επηρεάζει περισσότερο τους γεωργούς".
Στις Ηνωμένες Πολιτείες, ο Οργανισμός Προστασίας του Περιβάλλοντος (EPA) επιβάλλει ορισμένα χρονικά διαστήματα πριν από τη συγκομιδή (PHI) - ή χρονικές απαιτήσεις μεταξύ του χρόνου εφαρμογής του φυτοφαρμάκου και της συγκομιδής των καλλιεργειών. Και παρόλο που αυτές οι περίοδοι επιτρέπουν την αποικοδόμηση των ενώσεων σε ασφαλή επίπεδα συγκομιδής, μειώνοντας τον κίνδυνο για τους εργαζόμενους, μπορούν επίσης να επιβραδύνουν τη συγκομιδή, προκαλώντας απώλεια καλλιεργειών εάν ο κακός καιρός τεθεί πριν από την περίοδο αναμονής.
Το AgroSpheres εξαλείφει την ανάγκη για PHI, επιταχύνοντας την υποβάθμιση των φυτοφαρμάκων σε λίγες ώρες σε αντίθεση με εβδομάδες ή και μήνες, λέει ο Shakeel. Η ιδέα πήρε σπόρο πριν από δύο χρόνια, αφού το ζευγάρι έμαθε μια προηγούμενη προσπάθεια από μια ομάδα UVA να δημιουργήσει «βιοστοιχεία», τα οποία είναι μικροσκοπικά βιολογικά δημιουργούμενες μπάλες ενζύμων που μπορούν να αλληλεπιδράσουν και να διασπάσουν άλλες ενώσεις. Αλλά εκείνη η έρευνα είχε τελειώσει εκεί, χωρίς τη βελτίωση της διαδικασίας ή της πρακτικής εφαρμογής της ιδέας.
"Είναι μια μοναδική περίπτωση όπου βρήκαμε τη λύση πριν από το πρόβλημα", λέει ο Pourtaheri. Έτσι άρχισαν να προτείνουν τρόπους για να το χρησιμοποιήσουν. Όταν προσέγγισαν τον σημερινό σύμβουλό τους, ο Mark Kester, συν-διευθυντής του Ινστιτούτου NanoSTAR του Πανεπιστημίου της Βιρτζίνια, ήξερε ότι ήταν σε κάτι.
Μια από τις ιδέες τους ήταν να χρησιμοποιήσουν τα βιοσωματίδια για πιο αποτελεσματική ή στοχοθετημένη παράδοση φαρμάκων, αλλά η ιατρική έρευνα σε αυτή την κλίμακα είναι μια ψηλή τάξη για οποιονδήποτε, παρ 'όλα αυτά για τους προπτυχιακούς φοιτητές. Έτσι, ο Kester τους είπε: "Ας σκεφτούμε κάποιες ευκολότερες τελικές αγώνες εδώ. Πού είναι τα φρούτα χαμηλής ανάρτησης; "
Γύρισαν λοιπόν, κυριολεκτικά, φρούτα χαμηλής ανάρτησης.
Ο Payam Pourtaheri και ο Ameer Shakeel συνοδεύονται από τον πανεπιστημιακό σύμβουλό τους, Mark Kester, μετά την τελετή απονομής των βραβείων Collegiate Inventors Competition. (USPTO) Ο Shakeel, ο Pourtaheri και οι συνεργάτες τους κατασκευάζουν βιολογικά σωματίδια που διασπούν τα φυτοφάρμακα στην επιφάνεια των φυτών. Οι αρχικές δοκιμές για την εκκαθάριση των φυτοφαρμάκων συμβαίνουν στους αμπελώνες της Βιρτζίνια.
Παρόλο που το προϊόν εκκρεμεί ενώπιον διπλωμάτων ευρεσιτεχνίας - έτσι οι λεπτομέρειες του πραγματικού μηχανισμού και του σχεδιασμού του είναι περιορισμένες - οι AgroSpheres λειτουργούν εξαιτίας κάποιου περίπλοκου μηχανικού, εξηγεί ο Kester.
Τα βακτήρια συναρμολογούν τα συγκεκριμένα ένζυμα που είναι απαραίτητα για την μη τοξική αποικοδόμηση των παρασιτοκτόνων σε απλές ενώσεις - σάκχαρα, λίπη. Όμως, η ομάδα κατάφερε να σχεδιάσει αυτά τα βακτήρια, τα οποία ο Kester αναφέρεται με αγάπη ως «σφάλματα», για να βγάλουν έξω αυτό το κοκτέιλ ενζύμου.
"Αυτό που έχουμε πάρει το σφάλμα είναι να κάνουμε όχι μόνο το βιολογικό ένζυμο αλλά να το βάλουμε πραγματικά σε ένα κέλυφος με" καραμέλα "που το προστατεύει", εξηγεί. Ιδιαίτερη σημασία έχει το γεγονός ότι τα βακτήρια το κάνουν χωρίς να συμπεριλάβουν οποιοδήποτε από το δικό τους γενετικό υλικό. Αυτό σημαίνει ότι η ομάδα μπορεί να διαχωρίσει τα ένζυμα και να ψεκάζει αυτά τα βιολογικά "M & Ms" απευθείας στα φυτά πριν από τη συγκομιδή χωρίς να ανησυχεί για μόλυνση ή βακτηριακή αναδιπλασιασμό.
Η ιδέα αντλεί από την έννοια της «φυσικής εξασθένησης» ή περιέχει τη μολυσμένη περιοχή και επιτρέποντας σε φυσικές διεργασίες - όπως βακτηριακή αποικοδόμηση - να αποικοδομούν τις τοξικές ενώσεις σε καλοήθη συστατικά. Αλλά η φυσική εξασθένηση διαρκεί συχνά εβδομάδες ή μήνες και η ομάδα AgroSpheres ισχυρίζεται ότι είναι σε θέση να συγκεντρώσει τα ενεργά ένζυμα για να μειώσει δραματικά το χρονοδιάγραμμα αυτής της διαδικασίας.
Τον περασμένο χρόνο, η ομάδα τους έχει αυξηθεί για να συμπεριλάβει συνολικά πέντε φοιτητές με υψηλή κινητικότητα στο UVA. Τρεις είναι στο τελευταίο έτος του σχολείου τους, ενώ δύο έχουν αποφοιτήσει την περασμένη άνοιξη. "Μπορείτε να έχετε μια μεγάλη ιδέα, αλλά αν δεν έχετε μια απίστευτη ομάδα θα αποτύχει", λέει ο Pourtaheri.
Το προϊόν έχει πολύ δρόμο να προχωρήσει πριν το θέσει σε κυκλοφορία και πρέπει να δοκιμαστεί εκτεταμένα για να διασφαλίσει ότι οι ισχυρισμοί της μη τοξικότητας και της περιβαλλοντικής ασφάλειας διατηρούνται σε εμπορικές κλίμακες. Παρόλα αυτά, τα μέλη της ομάδας συμφωνούν ακράδαντα ότι σκοπεύουν να συνεχίσουν την έρευνα.
Οι ερευνητές έχουν δοκιμάσει την ιδέα στο εργαστήριο και τώρα εκτελούν δοκιμές σε αμπελώνες και θερμοκήπια για να καταλάβουν την αποτελεσματικότητα της μεθόδου και πόσο καιρό χρειάζεται να υποβαθμιστούν τα ίδια τα ένζυμα. Σε συνεργασία με τις αμερικανικές ρυθμιστικές αρχές, συμπεριλαμβανομένων των EPA, USDA και FDA, εργάζονται για την κλιμάκωση της διαδικασίας ώστε να καταστεί εφικτή σε εφαρμογές βιομηχανικής κλίμακας.
Ελπίζουν να βελτιώσουν το σχεδιασμό των βιοσωματιδίων, καθιστώντας τους καλύτερο και αποτελεσματικότερο, εξηγεί ο Joe Frank, ο οποίος διεξάγει έρευνα και ανάπτυξη για την εταιρεία, που ιδρύθηκε τον Μάρτιο και είναι στο τελευταίο έτος του σχολείου του στο UVA. Ελπίζουν επίσης να επεκταθούν σε άλλες εφαρμογές, συμπεριλαμβανομένης της διάσπασης άλλων δυνητικά επικίνδυνων ενώσεων.
Στη σκηνή, ο Dougherty ρώτησε το ντουέτο τι συμβαίνει μετά τη νίκη.
"Έχουμε μια συνάντηση στο DC με δικηγόρο [πνευματικής ιδιοκτησίας] στις 2:30", λέει ο Shakeel, κοιτάζοντας προς τα κάτω στο ρολόι του πριν γελούν.
