Elizabeth Dougherty na pódiu otevřela přeložený papír a ve světlech blikala těsnění fólie. "A vítězem je, " zastavila se kvůli dramatickému efektu, "z University of Virginia ...."
Nic víc však nebylo slyšet, jehož křik a jásot zakrýval její slova. Ve vzduchu byly čerpány pěsti, pláč slzy.
Tento triumfální okamžik patřil týmu vysokoškoláků a jejich poradcům, kteří se účastnili soutěže Collegiate Inventors Competition v sídle amerického patentového úřadu a úřadu pro ochranné známky v Alexandrii ve Virginii. Dougherty, ředitel USPTO pro vzdělávání vynálezců, dosah a uznání, a další přítomní ocenili Ameer Shakeel a Payam Pourtaheri za revoluční produkt skupiny AgroSpheres vytvořený s cílem eliminovat škodlivé vedlejší účinky pesticidů na celém světě.
Duo se bezvýrazně vyškrábalo na jevišti, když obdařilo těžkými zlatými medailemi, které jim byly dány jako celkové vítěze v bakalářské divizi soutěže. Tato vysoce konkurenční celonárodní soutěž podporuje „inovace, podnikání a kreativitu“, která představuje špičkové studentské projekty z vysokých škol a univerzit po celé zemi. (USPTO, který spolupracuje se společností Smithsonian.com na podpoře příběhů o inovacích v Smithsonian Institution a dále, je také sponzorem soutěže.) Kromě hardwaru si vítězové na prvním místě vezmou domů 10 000 $ a dalších 2 000 $ pro svého poradce. .
"Naši rodiče jsou naší motivací, " říká Pourtaheri na jevišti po oznámení. "Oba jsme se nenarodili ve Spojených státech." Přivedli nás sem a restartovali jejich životy, abychom mohli dělat, co chceme, “říká. "Když nastaví lištu tak vysoko, je na vás, abyste byli hrdí, protože jim chcete ukázat, jak jste na ně hrdí."
Jeho výzkumný partner souhlasil: „Nebyl jsem dost chytrý, abych se dostal do dobré základní nebo střední školy, “ říká Shakeel. Takže jeho matka pracovala 12 let ve své škole v Pákistánu, aby se mohl dostat a získat dobré vzdělání. "Poté jsem zodpovědný za to, že udělám všechno, co bude v našich silách."
Soutěž Collegiate Inventors od roku 1990 uznala tvrdou práci jak vysokoškolských, tak postgraduálních vynálezců. V letošním roce Carl Schoellhammer z MIT vyhrál postgraduální divizi svou prací na SuonoCalm, jejímž cílem je zajistit efektivnější dodávání léků do konečníku - tzv. „Klystýr 21. století“, uvádí chemický inženýr ve svém vysvětlení připraveném pro Twitter. Druhé místo v bakalářské divizi získal tým z Columbia University, který pracoval na Cathecare, produktu navrženém k odstranění příležitostí pro infekce dodáváním katétrové drogy.
Z finalistů se zdálo, že AgroSpheres je průlomová, říká Radia Pearlmanová, počítačová vědkyně, která je pro svůj vynález Spanning Tree Protocol (STP) a jednoho ze soutěžních soudců nejznámější. „Zbavit se pesticidů je neuvěřitelně důležitý problém a hluboká věda, co se týče toho, jak to skutečně dělají, “ říká.
Podle obsáhlé studie EPA jsou pesticidy celosvětově využívány stále častěji - s celosvětovým využitím v roce 2006 i 2007 zhruba 5, 2 miliardy liber. Ačkoli tyto sloučeniny jsou prospěšné pro výnosy a kvalitu plodin, mají mnoho negativních vedlejších účinků pro divokou zvěř i lidi, jako je rakovina.
Jedním z největších problémů, poznamenává Shakeel, je to, že rozvojové země nesou největší břemeno používání pesticidů. V těchto regionech jsou předpisy omezené. Děti jsou často podstatnou součástí venkovské pracovní síly a mnoho z nich může pracovat bez ochranných pomůcek nebo odpovídajícího školení.
"Oba jsme se narodili v rozvojových zemích, " vysvětluje Shakeel. "A my jsme si byli vědomi sociálních problémů spojených s používáním pesticidů - jak to nejvíce ovlivňuje zemědělce."
Ve Spojených státech vynucuje Agentura pro ochranu životního prostředí (EPA) určité předsklizňové intervaly (PHI) - nebo časové požadavky mezi tím, kdy se aplikují pesticidy a kdy se sklízí plodiny. Ačkoli tato období umožňují sloučeninám degradovat na bezpečné úrovně pro sklizeň, což snižuje riziko pro pracovníky, mohou také sklizeň zpomalovat, což způsobuje ztrátu plodiny, pokud nastane nepříjemné počasí před uplynutím čekací doby.
AgroSpheres eliminuje potřebu PHI, což urychluje degradaci pesticidů na několik hodin na rozdíl od týdnů nebo dokonce měsíců, říká Shakeel. Tato myšlenka vzala semeno před dvěma lety poté, co se pár dozvěděl o dřívějším pokusu týmu UVA vytvořit „biočástice“, což jsou malé biologicky vytvořené koule enzymů, které mohou interagovat a rozkládat jiné sloučeniny. Ale tento výzkum tam skončil, aniž by došlo k upřesnění procesu nebo praktického uplatnění myšlenky.
"Je to jedinečný případ, kdy jsme řešení našli před problémem, " říká Pourtaheri. Začali tedy navrhovat způsoby, jak ji používat. Když se přiblížili ke svému současnému poradci, Markovi Kesterovi, společnému řediteli institutu NanoSTAR z University of Virginia, věděl, že se na něčem chystají.
Jedním z jejich nápadů bylo použít biočásti k efektivnějšímu nebo cílenějšímu podávání drog, ale lékařský výzkum v tomto měřítku je pro každého, nicméně vysokoškoláky, vysoký řád. Takže jim Kester řekl: „Přemýšlejme o některých snadnějších koncových hrách. Kde jsou nízko visící plody? “
Takže doslova přešli na nízko visící ovoce.
Payam Pourtaheri a Ameer Shakeel se po slavnostním předávání cen Collegiate Inventors Competition přidávají univerzitní poradci Mark Kester. (USPTO) Shakeel, Pourtaheri a jejich spoluhráči vytvořili biologické částice, které štěpí pesticidy na povrchu rostlin. Jejich první testy na čištění pesticidů se dějí ve Virginských vinicích.
Přestože je produkt patentován - takže podrobnosti skutečného mechanismu a jeho konstrukce jsou omezené - AgroSpheres funguje kvůli nějakému složitému inženýrství, vysvětluje Kester.
Bakterie shromažďují specifické enzymy nezbytné pro netoxické odbourávání pesticidů na jednoduché sloučeniny - cukry, tuky. Týmu se však podařilo tyto bakterie, které Kester laskavě označuje jako „chyby“, podařilo vymyslet tento enzymatický koktejl v houfech.
"Co jsme dostali chybu udělat, je nejen vyrobit biologický enzym, ale vlastně dát to do" bonbónem "skořápky, která ho chrání, " vysvětluje. Obzvláště důležité je, že to bakterie dělají, aniž by obsahovaly jakýkoli vlastní genetický materiál. To znamená, že tým může oddělit enzymy a postřikovat tyto biologické „M & Ms“ přímo na rostliny před sklizní bez obav z kontaminace nebo bakteriální replikace.
Myšlenka vychází z pojmu „přirozený útlum“ nebo obsahující kontaminovanou oblast a umožňuje přirozeným procesům - jako je bakteriální degradace - degradovat toxické sloučeniny na neškodné složky. Přirozený útlum však často trvá týdny nebo měsíce a tým AgroSpheres tvrdí, že je schopen koncentrovat aktivní enzymy a dramaticky zkrátit časovou osu tohoto procesu.
V loňském roce se jejich tým rozrostl o celkem pět vysoce motivovaných studentů na UVA. Tři jsou ve svém posledním ročníku školy, z nichž dva absolvovali letos na jaře. "Můžete mít skvělý nápad, ale pokud nemáte neuvěřitelný tým, selže, " říká Pourtaheri.
Výrobek má před sebou dlouhou cestu, než se dostane na trh, a musí být důkladně testován, aby se zajistilo, že požadavky na netoxičnost a bezpečnost životního prostředí zůstanou v komerčním měřítku. Přesto se všichni členové týmu hluboce shodují, že plánují pokračovat ve výzkumu.
Vědci testovali tento nápad v laboratoři a nyní provádějí pokusy na vinicích a sklenících, aby zjistili účinnost této metody a jak dlouho trvá rozklad enzymů samotných. Ve spolupráci s regulačními agenturami USA, včetně EPA, USDA a FDA, pracují na rozšíření procesu tak, aby byl proveditelný pro průmyslové aplikace.
Doufají, že zlepší design biočástek, aby byly lepší a efektivnější, vysvětluje Joe Frank, který vede výzkum a vývoj společnosti, založený v březnu a je v posledním ročníku školy na UVA. Také doufají, že se rozšíří na další aplikace, včetně zhroucení dalších potenciálně nebezpečných sloučenin.
Na jevišti se Dougherty zeptal dua, co se stane po vítězství.
"Máme schůzku v DC s právníkem [duševního vlastnictví] ve 2:30, " řekl Shakeel a podíval se na hodinky, než se zasmál.
