Na odru je Elizabeth Dougherty odprla prepognjen papir, folijski pečat pa je utripal v lučkah. "In zmagovalec je, " se je za dramatičen učinek ustavila z univerze v Virginiji. "
A nič več ni bilo slišati, hripavce in navijanje so zasenčile njene besede. Pesti so se črpale v zrak, solze so se prelivale.
Ta zmagoslavni trenutek je pripadel skupini študentov in njihovega svetovalca, ki so sodelovali na natečaju Collegiate Inventors na sedežu ameriškega urada za patente in blagovne znamke v Aleksandriji v Virginiji. Dougherty, direktor USPTO za izumiteljsko izobraževanje, doseg in priznanje ter drugi prisotni, so počastili Ameer Shakeel in Payam Pourtaheri za revolucionarni proizvod skupine AgroSpheres, ustvarjen s ciljem odpraviti škodljive stranske učinke pesticidov po vsem svetu.
Dvoboj se je brez zadržkov dvignil na oder, ko so jim podelili težke zlate medalje, ki so jim jih podelili kot skupni zmagovalci v dodiplomskem oddelku tekmovanja. To zelo konkurenčno državno tekmovanje spodbuja "inovativnost, podjetništvo in ustvarjalnost", ki prikazuje vrhunske projekte, ki jih študenti vodijo s fakultet in univerz po vsej državi. (USPTO, ki sodeluje s Smithsonian.com za podporo zgodbam o inovacijah v Smithsonian Institution in zunaj njega, je tudi sponzor tekmovanja.) Poleg strojne opreme zmagovalci na prvem mestu domov prinesejo 10.000 USD z dodatnimi 2000 USD za svojega svetovalca. .
"Starši so naša motivacija, " pravi Pourtaheri na odru po napovedi. „Oba nisva bila rojena v Združenih državah Amerike. Pripeljali so nas sem in ponovno zagnali svoje življenje, da lahko počnemo, kar želimo, "pravi. "Ko bodo postavili prečko tako visoko, je na vas, da jih naredite ponosne, saj jim želite pokazati, kako ponosni ste nanje."
Njegov raziskovalni partner se je strinjal: "Nisem bil dovolj pameten, da bi lahko stopil v dobro osnovno šolo ali srednjo šolo, " pravi Shakeel. Njegova mati je tako 12 let delala na njegovi šoli v Pakistanu, da se je lahko vpisal in dobil dobro izobrazbo. "Po tem je moja odgovornost, da glede na današnje priložnosti storim vse, kar lahko."
Od leta 1990 je tekmovanje Collegiate Inventors priznalo trdo delo tako dodiplomskega kot diplomiranega izumitelja. Letos je Carl Schoellhammer z MIT-a osvojil diplomirani oddelek s svojim delom na SuonoCalmu, ki je bil zasnovan za zagotavljanje učinkovitejše rektalne dostave zdravil - tako imenovani "klistir 21. stoletja", pravi kemijski inženir v svojem obrazložitvi, pripravljenem na Twitterju. Drugo mesto v dodiplomskem oddelku je pripadlo ekipi z univerze Columbia, ki je delala na Cathecare, izdelku, namenjenem odpravljanju priložnosti za okužbe z dovajanjem drog iz katetra.
Od finalistov se je AgroSpheres zdel še posebej prelomen, pravi Radia Pearlman, računalniška znanstvenica, ki je bila najbolj znana po izumu protokola Spanning Tree Protocol (STP) in eden izmed tekmovalnih sodnikov. "Znebiti se pesticidov je izjemno pomemben problem in globoka znanost glede tega, kako to dejansko počnejo, " pravi.
Pesticidi se pogosto uporabljajo po vsem svetu - skupna raziskava v letih 2006 in 2007 znaša približno 5, 2 milijarde funtov, kaže obsežna študija EPA. Čeprav so te spojine koristne za donos in kakovost pridelkov, imajo številne negativne stranske učinke tako za prostoživeče živali kot za ljudi, kot je rak.
Shakeel ugotavlja, da je največja težava, da države v razvoju nosijo največje breme uporabe pesticidov. V teh regijah so predpisi omejeni. Otroci so pogosto pomemben del delovne sile na podeželju in mnogi lahko delajo brez zaščitne opreme ali ustreznega usposabljanja.
"Oba sva bila rojena v državah v razvoju, " razlaga Shakeel. "In zavedali smo se socialnih težav, povezanih z uporabo pesticidov - kako najbolj vpliva na kmete."
V Združenih državah Amerike Agencija za varstvo okolja (EPA) izvaja določene intervale pred spravanjem pridelkov (PHI) - ali časovne zahteve med uporabo pesticidov in pobiranjem pridelkov. In čeprav ta obdobja omogočajo, da se spojine razgradijo na varne ravni za obiranje, kar zmanjša tveganje za delavce, lahko tudi upočasnijo trgatvo, kar povzroči izgubo pridelka, če pride neprilično vreme pred iztekom čakalne dobe.
Shakeel pravi, da AgroSpheres odpravlja potrebo po PHI, kar pospešuje razgradnjo pesticidov v nekaj urah, v nasprotju z tedni ali celo meseci. Ideja je nastala pred dvema letoma, potem ko je par izvedel prejšnji poskus ekipe UVA, da ustvari "delce", to so drobne biološko ustvarjene kroglice encimov, ki lahko medsebojno delujejo in razgrajujejo druge spojine. Toda te raziskave so se končale brez natančnejšega postopka ali praktične uporabe ideje.
"To je edinstven primer, ko smo našli rešitev pred težavo, " pravi Pourtaheri. Tako so začeli predlagati načine za njegovo uporabo. Ko sta se obrnila na svojega sedanjega svetovalca Marka Kesterja, direktorja inštituta NanoSTAR z univerze v Virginiji, je vedel, da sta v zvezi z nečim.
Ena od njihovih zamisli je bila, da bi biološke delce uporabili za učinkovitejšo in ciljno usmerjeno dostavo zdravil, vendar so medicinske raziskave v takšnem obsegu velik narok za vsakogar, vseeno za dodiplomske študente. Torej, Kester jim je rekel: "Pomislimo na nekaj lažjih končnih iger tukaj. Kje so nizko viseči sadeži? "
Tako so prešli, dobesedno, na sadje z nizko stopnjo.
Payam Pourtaheri in Ameer Shakeel se pridružujeta njihov univerzitetni svetovalec Mark Kester po podelitvi nagrad Collegiate Inventors Competition. (USPTO) Shakeel, Pourtaheri in njihovi soigralci so izdelali biološke delce, ki razgrajujejo pesticide na površini rastlin. Njihovi začetni testi čiščenja s pesticidi se dogajajo v vinogradih v Virginiji.
Čeprav izdelek čaka na patent, zato so podrobnosti o dejanskem mehanizmu in zasnovi le-te omejene - AgroSpheres deluje zaradi nekega zapletenega inženiringa, razlaga Kester.
Bakterije sestavljajo posebne encime, potrebne za nestrupeno razgradnjo pesticidov v enostavne spojine - sladkorje, maščobe. Toda ekipi je uspelo izumiti te bakterije, ki jih Kester ljubkovalno imenujejo "hrošči", da bi z enim truplom izluščili ta encimski koktajl.
"Naredili smo hrošča ne samo, da naredimo biološki encim, ampak ga dejansko vstavimo v lupino, prevlečeno s sladkarijami, ki ga ščiti, " pojasnjuje. Še posebej pomembno je, da bakterije to storijo, ne da bi vključile noben lasten genetski material. To pomeni, da lahko skupina loči encime in razprši te biološke „M&M“ neposredno na rastline, preden se poberejo, brez skrbi o kontaminaciji ali razmnoževanju bakterij.
Ideja izhaja iz koncepta "naravnega slabljenja" ali vsebovanja onesnaženega območja in omogoča naravnim procesom, kot je razgradnja bakterij, razgradnjo strupenih spojin v benigne sestavine. Toda naravno slabljenje pogosto traja tedne ali mesece in ekipa AgroSpheres trdi, da lahko koncentrirajo aktivne encime in tako drastično skrajšajo časovni trak tega procesa.
V zadnjem letu je njihova ekipa narasla in je vključevala skupno pet visoko motiviranih študentov na UVA. Tri so v zadnjem letniku šole, dva sta končala to pomlad. "Lahko imate odlično idejo, a če nimate neverjetne ekipe, bo spodletelo, " pravi Pourtaheri.
Pred trženjem je izdelek dolg, zato ga je treba temeljito preizkusiti, da se na komercialnih lestvicah uveljavijo trditve o nestrupenosti in okoljski varnosti. Kljub temu se člani skupine strinjajo, da nameravajo nadaljevati z raziskavo.
Raziskovalci so idejo preizkusili v laboratoriju in zdaj izvajajo preizkuse v vinogradih in rastlinjakih, da bi ugotovili učinkovitost metode in koliko časa trajajo razpadi samih encimov. V sodelovanju z ameriškimi regulativnimi agencijami, vključno z EPA, USDA in FDA, si prizadevajo za izboljšanje postopka, da bi bil izvedljiv za aplikacije industrijskega obsega.
Upajo, da bodo izboljšali zasnovo bio delcev in jih naredili boljše in učinkovitejše, razlaga Joe Frank, ki vodi raziskave in razvoj podjetja, ustanovljenega marca, in je v zadnjem letniku šole na UVA. Prav tako upajo, da se bodo razširili tudi na druge aplikacije, vključno z razpadom drugih potencialno nevarnih spojin.
Na odru je Dougherty vprašal duo, kaj se zgodi po zmagi.
"V DC smo se sestali z odvetnikom [za intelektualno lastnino] ob 2:30, " pravi Shakeel in pogleda, preden se je nasmejal.
