Выйдя на сцену, Элизабет Догерти открыла свернутую бумагу, фольга с мерцающим светом. «И победитель, - она сделала паузу для драматического эффекта, - из Университета Вирджинии ....»
Но больше ничего не было слышно, вопли и возгласы скрывали ее слова. Кулаки были накачаны в воздух, пролились слезы.
Этот триумфальный момент принадлежал команде студентов и их советникам, участвующим в конкурсе университетских изобретателей в штаб-квартире Бюро по патентам и товарным знакам США в Александрии, штат Вирджиния. Догерти, директор USPTO по обучению изобретателей, пропаганде и признанию, а также другие присутствующие, удостоили Ameer Shakeel и Payam Pourtaheri за революционный продукт своей группы AgroSpheres, созданный с целью устранения разрушительных побочных эффектов пестицидов во всем мире.
Дуэт вышел на сцену и беззастенчиво ухмыльнулся, надев тяжелые золотые медали, врученные им как абсолютные победители в студенческом дивизионе конкурса. Этот высококонкурентный общенациональный конкурс поощряет «инновации, предпринимательство и креативность», демонстрируя передовые проекты под руководством студентов из колледжей и университетов по всей стране. (USPTO, который сотрудничает с Smithsonian.com для поддержки историй об инновациях в Смитсоновском институте и за его пределами, также является спонсором конкурса.) Помимо оборудования, победители, занявшие первые места, получают 10 000 долларов, а для консультанта - 2 000 долларов.,
«Наши родители - наша мотивация», - говорит Пуртахери на сцене после объявления. «Мы оба не родились в Соединенных Штатах. Они привели нас сюда и возобновили свою жизнь, чтобы мы могли делать то, что хотим », - говорит он. «Когда они устанавливают планку так высоко, вы должны заставить их гордиться, потому что вы хотите показать им, как вы ими гордитесь».
Его исследовательский партнер согласился: «Я не был достаточно умен, чтобы поступить в хорошую начальную или среднюю школу», - говорит Шакил. Поэтому его мать 12 лет проработала в его школе в Пакистане, чтобы он мог получить хорошее образование. «После этого я обязан сделать все возможное с предоставленными возможностями».
Начиная с 1990 года, Конкурс студенческих изобретателей признал тяжелую работу как студентов, так и выпускников. В этом году Карл Шоелхаммер из Массачусетского технологического института выиграл аспирантуру благодаря своей работе над SuonoCalm, призванной обеспечить более эффективную ректальную доставку лекарств - так называемую «клизму 21-го века», - говорит инженер-химик в своем объяснении для Twitter. Второе место в подразделении бакалавриата заняла команда из Колумбийского университета, работающая над Cathecare, продуктом, предназначенным для устранения возможностей заражения катетером.
Из финалистов AgroSpheres показались особенно новаторскими, говорит Радия Перлман, ученый-компьютерщик, наиболее известный своим изобретением протокола Spanning Tree Protocol (STP) и один из судей соревнований. «Избавиться от пестицидов - невероятно важная проблема, и глубокая наука с точки зрения того, как они на самом деле это делают, - говорит она.
Согласно всестороннему исследованию EPA, пестициды широко используются во всем мире, причем в 2006 и 2007 годах их общее использование составило примерно 5, 2 миллиарда фунтов. Хотя эти соединения полезны для урожайности и качества сельскохозяйственных культур, они имеют много негативных побочных эффектов для дикой природы и человека, таких как рак.
По словам Шакила, одна из самых больших проблем заключается в том, что развивающиеся страны несут наибольшее бремя использования пестицидов. В этих регионах нормативы ограничены. Дети часто составляют значительную часть сельской рабочей силы, и многие могут работать без защитного снаряжения или соответствующей подготовки.
«Мы оба родились в развивающихся странах», - объясняет Шакил. «И мы знали о социальных проблемах, связанных с использованием пестицидов, - как они больше всего влияют на фермеров».
В Соединенных Штатах Агентство по охране окружающей среды (EPA) обеспечивает соблюдение определенных интервалов перед сбором урожая (PHI) - или временных требований между применением пестицидов и сбором урожая. И хотя эти периоды позволяют составам разлагаться до безопасных уровней для сбора урожая, снижая риск для работников, они также могут замедлять сбор урожая, вызывая потерю урожая, если наступает ненастная погода до истечения периода ожидания.
«АгроСфера» устраняет необходимость в ЗМИ, ускоряя процесс разложения пестицидов до нескольких часов, а не недель или даже месяцев, говорит Шакил. Идея возникла два года назад после того, как пара узнала о более ранней попытке команды UVA создать «биочастицы», которые представляют собой крошечные биологически созданные шарики ферментов, которые могут взаимодействовать и разрушать другие соединения. Но это исследование закончилось там, без уточнения процесса или практического применения идеи.
«Это уникальный случай, когда мы нашли решение до проблемы», - говорит Пуртахери. Поэтому они начали предлагать способы его использования. Когда они обратились к своему нынешнему советнику Марку Кестеру, со-директору Института NanoSTAR Университета Вирджинии, он понял, что они что-то предпринимают.
Одна из их идей состояла в том, чтобы использовать биочастицы для более эффективной или целенаправленной доставки лекарств, но медицинские исследования в таком масштабе - непростая задача для всех, тем не менее, студентов. Поэтому Кестер сказал им: «Давайте подумаем о некоторых более простых играх в конце. Где низко висящие фрукты?
Поэтому они буквально перешли на низко висящие фрукты.
Пайам Пуртахери и Амир Шакил присоединились к своему университетскому советнику Марку Кестеру после церемонии награждения победителей Конкурса изобретателей. (ВПТЗ) Shakeel, Pourtaheri и их товарищи по команде создали биологические частицы, которые разрушают пестициды на поверхности растений. Их первоначальные испытания очистки пестицидов проходят на виноградниках Вирджинии.
По словам Кестера, несмотря на то, что продукт находится на стадии патентования, поэтому детали действующего механизма и его конструкции ограничены, AgroSphere работают из-за некоторых хитрых разработок.
Бактерии собирают специфические ферменты, необходимые для нетоксичного разложения пестицидов на простые соединения - сахара и жиры. Но команде удалось спроектировать эти бактерии, которые Кестер ласково называет «жуками», чтобы массово производить этот ферментный коктейль.
«То, что нам удалось сделать, - это не только сделать биологический фермент, но и поместить его в оболочку с« конфетным покрытием », которая защищает его», - объясняет он. Особое значение имеет то, что бактерии делают это без включения какого-либо собственного генетического материала. Это означает, что команда может отделить ферменты и распылить эти биологические «M & Ms» непосредственно на растения перед сбором урожая, не опасаясь загрязнения или размножения бактерий.
Идея основана на концепции «естественного ослабления» или сдерживания загрязненной области и позволяет естественным процессам, таким как бактериальная деградация, разлагать токсичные соединения на доброкачественные компоненты. Но естественное затухание часто занимает недели или месяцы, и команда AgroSpheres утверждает, что может сконцентрировать активные ферменты, чтобы значительно сократить сроки этого процесса.
За последний год их команда выросла до пяти высоко мотивированных студентов в UVA. Трое учатся на последнем курсе, а два закончили прошлой весной. «У вас может быть отличная идея, но если у вас нет невероятной команды, она потерпит неудачу», - говорит Пуртахери.
Продукту еще предстоит пройти долгий путь, прежде чем он поступит на рынок, и его необходимо тщательно протестировать, чтобы убедиться в том, что в коммерческих масштабах претензии нетоксичности и экологической безопасности сохраняются. Тем не менее, члены команды все решительно согласны с тем, что они планируют продолжать исследования.
Исследователи проверили эту идею в лаборатории и в настоящее время проводят испытания на виноградниках и в теплицах, чтобы выяснить эффективность метода и время, которое требуется самим ферментам для разложения. В сотрудничестве с регулирующими органами США, включая EPA, USDA и FDA, они работают над тем, чтобы расширить этот процесс, чтобы сделать его пригодным для применения в промышленных масштабах.
Они надеются улучшить дизайн биочастиц, сделав их лучше и эффективнее, объясняет Джо Франк, который возглавляет исследования и разработки для компании, основанной в марте, и учится на последнем курсе в UVA. Они также надеются распространиться на другие области применения, включая разрушение других потенциально опасных соединений.
На сцене Догерти спросил дуэт, что происходит после победы.
«У нас встреча в Вашингтоне с адвокатом [Интеллектуальной собственности] в 2:30», - говорит Шакил, глядя на свои часы перед смехом.
