Na pozornici je Elizabeth Dougherty otvorila presavijeni papir, a pečat folije treperi u svjetlima. "A pobjednik je", zastala je za dramatični učinak, "sa Sveučilišta u Virginiji ...."
Ali ništa se više nije moglo čuti, vrištanje i pljeskanje prikrivalo je njezine riječi. Šakama su puhale u zraku, suze su se slijevale.
Ovaj trijumfalni trenutak pripadao je timu studenata i njihovog savjetnika, koji su sudjelovali na natjecanju Collegiate Inventors u američkom uredu za patente i zaštitne znakove u Aleksandriji u Virginiji. Dougherty, USPTO-ov direktor izumiteljskog obrazovanja, dostignuća i priznanja i drugi prisutni počastili su Ameer Shakeel i Payam Pourtaheri za revolucionarni proizvod njihove grupe AgroSpheres, stvoren s ciljem uklanjanja štetnih nuspojava pesticida širom svijeta.
Dvojac je neumorno stupio na pozornicu dok su im donijeli teške zlatne medalje koje su im dodijeljene kao ukupni pobjednici u dodiplomskom odjelu natjecanja. Ovo visoko konkurentno natjecanje u cijeloj državi potiče „inovativnost, poduzetništvo i kreativnost“, pokazujući vrhunske projekte koje vode studenti sa koledža i sveučilišta širom zemlje. (USPTO, koji surađuje sa Smithsonian.com-om kako bi podržao priče o inovacijama u Smithsonian Instituciji i šire, također je pokrovitelj natjecanja.) Uz hardver, pobjednici prvog mjesta ponose i 10.000 USD sa dodatnih 2000 USD za svog savjetnika.,
"Roditelji su nam motivacija", kaže Pourtaheri na pozornici nakon najave. "Oboje nismo rođeni u Sjedinjenim Državama. Doveli su nas ovdje i ponovo započeli svoj život kako bismo mogli raditi ono što želimo ", kaže on. "Kad postave šipku tako visoko, na vama je da ih činite ponosnima, jer im želite pokazati koliko ste ponosni na njih."
Njegov istraživački partner se složio, „Nisam baš bio dovoljno pametan da bih upisao dobru osnovnu ili srednju školu“, kaže Shakeel. Tako je njegova majka 12 godina radila u njegovoj školi u Pakistanu kako bi mogao ući i dobiti dobro obrazovanje. "Nakon toga, moja je odgovornost učiniti sve što mogu u skladu s pruženim mogućnostima."
Od 1990. godine, Natječaj za kolegijalne izumitelje prepoznao je naporan rad i preddiplomskih i diplomiranih izumitelja. Ove je godine Carl Schoellhammer s MIT-a osvojio diplomski odjel svojim radom na SuonoCalmu, osmišljenom za pružanje učinkovitije rektalne isporuke lijekova - takozvanom "klistiru 21. stoljeća", kaže kemijski inženjer u svom objašnjenju za Twitter. Drugo mjesto u odjelu preddiplomskog studija pripalo je timu sa Sveučilišta Columbia, koji radi na Cathecare, proizvodu namijenjenom uklanjanju mogućnosti infekcije isporukom katetera.
Od finalista, AgroSpheres se činio osobito revolucionarnim, kaže Radia Pearlman, informatičarka najpoznatija po izumu Protokola spanning Tree (STP) i jedan od sudaca natjecanja. "Oslobađanje od pesticida nevjerojatno je važan problem, a duboka znanost u pogledu toga [kako] oni to zapravo rade", kaže ona.
Pesticidi se rasprostranjeno primjenjuju u cijelom svijetu, a globalna upotreba u 2006. i 2007. iznosi otprilike 5, 2 milijarde funti, pokazalo je sveobuhvatno istraživanje EPA. Iako su ovi spojevi korisni za prinose i kvalitetu usjeva, oni imaju brojne negativne nuspojave za divlje životinje i ljude, poput raka.
Jedan od najvećih problema, napominje Shakeel, jest taj što nacije koje razvijaju nose najveći teret upotrebe pesticida. U ovim regijama propisi su ograničeni. Djeca su često značajan dio ruralne radne snage, a mnogi mogu raditi bez zaštitne opreme ili odgovarajuće obuke.
"Oboje smo rođeni u zemljama u razvoju", objašnjava Shakeel. "I bili smo svjesni socijalnih problema povezanih s uporabom pesticida - kako to najviše utječe na poljoprivrednike."
U Sjedinjenim Američkim Državama Agencija za zaštitu okoliša (EPA) provodi određene intervale prije žetve (PHI) - ili vremenske potrebe između vremena kada se primjenjuju pesticidi i kada se usjevi uzmu. Iako ova razdoblja omogućavaju da se spojevi razgrade na sigurne razine za žetvu, smanjujući rizik za radnike, oni također mogu usporiti žetvu, uzrokujući gubitak usjeva ako dođe loše vrijeme prije nego što se istekne razdoblje čekanja.
AgroSpheres uklanja potrebu za PHI-om, ubrzavajući razgradnju pesticida na nekoliko sati, za razliku od tjedana ili čak mjeseci, kaže Shakeel. Ideja je dobila sjeme prije dvije godine nakon što je par saznao za raniji pokušaj od UVA tima stvoriti "biočestice", to su malene biološki stvorene kuglice enzima koje mogu međusobno komunicirati i razgraditi druge spojeve. Ali to je istraživanje tamo završilo, bez pročišćavanja procesa ili praktične primjene ideje.
"To je jedinstven slučaj gdje smo pronašli rješenje prije problema", kaže Pourtaheri. Pa su počeli predlagati načine kako to koristiti. Kad su se obratili svom trenutnom savjetniku, Marku Kesteru, ravnatelju Instituta NanoSTAR, Sveučilišta u Virginiji, znao je da nešto žele.
Jedna od njihovih ideja bila je korištenje biočestica za učinkovitiju i ciljaniju isporuku lijekova, ali medicinska istraživanja u toj mjeri visoko su narudžba za sve, pa ipak studente. Tako im je Kester rekao: "Razmislimo o nekim lakšim krajnjim igrama ovdje. Gdje su nisko viseće voće? "
Stoga su, doslovno, prešli na slabo voće.
Payam Pourtaheri i Ameer Shakeel pridružio im se sveučilišni savjetnik Mark Kester, nakon ceremonije dodjele nagrada Collegiate Inventors Competition. (USPTO) Shakeel, Pourtaheri i njihovi suigrači osmislili su biološke čestice koje razgrađuju pesticide na površini biljaka. Njihova početna ispitivanja čišćenja pesticida događaju se u vinogradima u Virginiji.
Iako je proizvod čeka na patent - tako da su detalji stvarnog mehanizma i njegovog dizajna ograničeni - AgroSpheres djeluje zbog nekog lukavog inženjeringa, objašnjava Kester.
Bakterije sakupljaju specifične enzime potrebne za netoksično razgradnju pesticida u jednostavne spojeve - šećere, masti. No tim je uspio stvoriti ove bakterije, koje Kester nježno naziva "buba", kako bi izbacili ovaj enzimski koktel u skupinama.
"Ono što smo uhvatili radi bube nije samo stvaranje biološkog enzima, nego zapravo stavljanje u školjku obloženu slatkišima koja ga štiti", objašnjava. Posebno je važno što bakterije to rade bez uključivanja vlastitog genetskog materijala. To znači da tim može odvojiti enzime i raspršiti ove biološke „M&M“ izravno na biljke prije žetve, bez brige o kontaminaciji ili razmnožavanju bakterija.
Ideja proizilazi iz koncepta "prirodnog prigušivanja" ili koji sadrži zagađeno područje i omogućava prirodnim procesima - poput razgradnje bakterija - razgradnju toksičnih spojeva u benigne sastojke. Ali prirodno prigušivanje često traje tjednima ili mjesecima, a tim AgroSpheres tvrdi da mogu koncentrirati aktivne enzime kako bi dramatično smanjili vremenski rok ovog postupka.
U posljednjih godinu dana njihov je tim porastao na ukupno pet visoko motiviranih studenata na UVA. Troje ih je u posljednjoj godini škole, a dvije su diplomirale ovog proljeća. "Možete imati odličnu ideju, ali ako nemate nevjerojatan tim, to će uspjeti", kaže Pourtaheri.
Proizvod mora prijeći dug put prije nego što se plasira na tržište i mora se temeljito testirati kako bi se osigurala tvrdnja o netoksičnosti i sigurnosti okoliša na komercijalnoj razini. Unatoč tome, članovi tima se složno slažu da planiraju nastaviti istraživati.
Istraživači su ideju testirali u laboratoriju i sada provode ispitivanja u vinogradima i staklenicima kako bi otkrili učinkovitost metode i koliko dugo je potrebno da se sami enzimi razgrade. U suradnji s američkim regulatornim agencijama, uključujući EPA, USDA i FDA, rade na promicanju procesa kako bi bilo izvedivo za aplikacije industrijskih razmjera.
Nadaju se poboljšanju dizajna bio čestica, čineći ih boljim i učinkovitijim, objašnjava Joe Frank, koji vodi istraživanje i razvoj tvrtke, osnovane u ožujku, i posljednju je godinu škole na UVA. Nadaju se i proširivanju na druge primjene, uključujući raspad ostalih potencijalno opasnih spojeva.
Na pozornici je Dougherty pitao dvojac što se događa nakon pobjede.
"Imamo sastanak u DC-u s odvjetnikom [intelektualnog vlasništva] u 02:30, " kaže Shakeel i spusti pogled na sat prije nego što se nasmije.
