Demostración del uso del sensor de parásitos basado en un teléfono inteligente portátil. Crédito: UCLA Instituto de Ingeniería para el Avance Tecnológico
Las abejas se encuentran entre las especies más importantes responsables de la polinización de alrededor de un tercio del suministro de alimentos del mundo, y su contribución solo en los Estados Unidos está valorada en $ 15-20 mil millones cada año. Las rápidas disminuciones en las colonias de abejas a nivel mundial, y específicamente en los Estados Unidos, han aumentado la presión sobre la polinización agrícola y el futuro de la seguridad alimentaria. Los parásitos forman uno de los factores que afectan la disminución de la población de abejas, siendo Nosema ceranea y Nosema apis algunos de los más comunes. La infección por Nosema apis puede tener los síntomas de disentería y defecación de las abejas en la entrada de la colmena, pero la infección por Nosema ceranae no muestra ningún síntoma físico. Este "asesino silencioso" de las abejas melíferas infecta a las abejas obreras, a los zánganos ya las abejas reinas, y puede incluso provocar un colapso de colonias.
Actualmente, el único enfoque para diagnosticar con precisión esta enfermedad es a través de la detección de esporas de parásitos utilizando un microscopio de luz . Sin embargo, esta prueba tradicional se realiza en entornos de laboratorio y requiere la operación de un experto. Por lo tanto, un apicultor debe enviar muestras locales a un laboratorio remoto para realizar un diagnóstico preciso, que requiere mucho tiempo y es costoso.
Investigadores de la Escuela de Ingeniería Samueli de UCLA, en colaboración con el Departamento de Biología en Barnard College, han desarrollado un microscopio para teléfonos móviles que permite la detección rápida y automatizada de esporas de Nosema en abejas en entornos de campo. Esta plataforma móvil y rentable, que pesa solo 0,8 libras, está compuesta por un microscopio de fluorescencia basado en un teléfono inteligente , una aplicación de teléfono inteligente desarrollada a medida y un protocolo de preparación de muestras fácil de realizar que permite el etiquetado de fluorescencia de las esporas de parásitos de abejas incluso en el campo.
Aydogan Ozcan, profesor de Ingeniería Eléctrica e Informática del Canciller de UCLA y director asociado del Instituto NanoSystems de California en UCLA dirigió la investigación en colaboración con Jonathan Snow, profesor asistente en el Departamento de Biología en Barnard College (NY), y Hatice Ceylan Koydemir , investigador asociado en UCLA. El estudio fue publicado en Lab on a chip , una revista de la Royal Society of Chemistry (Reino Unido).
El diagnóstico de enfermedades mediante esta nueva plataforma implica la preparación de muestras, donde se extrae el tejido intestinal de las abejas y se diseccionan las tripas, seguido de la adición de una pequeña cantidad de una mancha para marcar de forma fluorescente las esporas del parásito. Luego se coloca una gota de la solución preparada en un portaobjetos de vidrio, que luego se inserta en el microscopio del teléfono móvil para su análisis. Luego, el teléfono inteligente captura una imagen de la muestra y la transmite a una computadora para un análisis automatizado que revela rápidamente el recuento de esporas, que se envía al usuario en menos de 90 segundos.
Los investigadores probaron el rendimiento de esta plataforma móvil utilizando muestras de campo y determinaron que el dispositivo es capaz de detectar la concentración de parásitos por abeja que está por debajo del umbral necesario para recomendar el tratamiento contra los parásitos Nosema. Por lo tanto, este instrumento basado en teléfono móvil cumple con la sensibilidad de detección requerida para establecer el tratamiento.
"Asegurar el bienestar de las abejas es un problema muy importante para la seguridad alimentaria mundial y la estabilidad del ecosistema. Hay muchos factores que afectan a las poblaciones de abejas en rápido descenso, y las infecciones parasitarias desempeñan un papel importante. El dispositivo móvil desarrollado allana el camino para abordar este problema emergente en de manera económica y, a nuestro entender, es la primera y la única plataforma portátil existente para la detección de esporas de Nosema en la configuración de campo ". dijo Ozcan.
El estudio fue apoyado por la Campaña de Protección de Polinizadores de América del Norte, un Centro de Investigación de Ingeniería (ERC) de la Fundación Nacional de Ciencias y el Instituto Médico Howard Hughes (HHMI).
Más información: Jonathan W. Snow et al. Imágenes rápidas, detección y cuantificación de las esporas de Nosema ceranae en las abejas utilizando microscopía de fluorescencia basada en teléfono móvil, Lab on a Chip(2019). DOI: 10.1039 / C8LC01342J
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