Nghiên cứu mới về cảm biến sinh học có thể được ứng dụng vào nuôi trồng thủy sản

Nghiên cứu phát triển cảm biến sinh học 

Các nhà khoa học của UMass Lowell đang phát triển các cảm biến sinh học di động với chi phí thấp có thể được ứng dụng trong ngành nuôi trồng thủy sản, nghiên cứu này đã nhận được 1 triệu USD từ Quỹ Khoa học Quốc gia (NSF - National Science Foundation). 

Sáng kiến ​​có tên “Không gian sinh học”, mục tiêu hướng về tính bền vững, sức khỏe và kinh tế, nhằm mục đích cung cấp cho nông dân, các cơ quan môi trường và các ngành công nghiệp thiên về lĩnh vực thủy sản các cảm biến sinh học di động, dễ sử dụng và ít tốn chi phí nhằm phát hiện một cách nhanh chóng các mầm bệnh đe dọa vật nuôi thủy hải sản. 

Vi khuẩn đem lại nhiều bệnh cho cá

Các nhà nghiên cứu lưu ý rằng cá, động vật có vỏ và tảo, dù sống trong môi trường biển hay được nuôi trong các trang trại nuôi trồng thủy sản, đều nằm trong số những loài được hưởng lợi nhiều nhất từ ​​​​công nghệ này. 

Nghiên cứu mới với mục tiêu phát hiện nhanh các tác nhân gây bệnh bằng cảm biến sinh học được xem là rất quan trọng trong việc bảo vệ hệ sinh thái, đặc biệt là ở những nơi dễ bị tác động chẳng hạn như khu vực ven biển, nơi cung cấp phần lớn nguyên liệu cho ngành thực phẩm. 

Cảm biến cảnh báo Vibrio 

Các chuyên gia cho biết, mục tiêu đầu tiên của nhóm nghiên cứu là phát triển các cảm biến và nền tảng phân tích dữ liệu báo hiệu sự hiện diện của các mầm bệnh vi khuẩn tấn công tôm nuôi và cũng có khả năng gây bệnh cho người như Pseudomonas Vibrio (một chi vi khuẩn không được chào đón nhất trong ngành tôm toàn cầu, chúng tồn tại trong môi trường nước và phổ biến trong các ao nuôi tôm thương phẩm. Nhiều loài Vibrio không gây bệnh và có thể được tìm thấy ở tôm khỏe mạnh. Tuy nhiên, Vibrios có thể chuyển từ trạng thái chung sang gây bệnh và gây ra dịch bệnh trong một số điều kiện môi trường nhất định). 

Theo  Cơ quan Khí quyển và Đại dương Quốc gia Hoa Kỳ (NOAA), vào năm 2020, các trang trại nuôi trồng thủy sản nước ngọt và nước mặn ở Hoa Kỳ đã sản xuất được 658 triệu pound (299.090 nghìn tấn) cá, giáp xác, các loài nhuyễn thể (2 mảnh vỏ) và tảo với trị giá 1,5 tỷ USD (1,4 tỷ Euro). Hơn 80% giá trị sản lượng nuôi trồng thủy sản bao gồm các loài nhuyễn thể hai mảnh vỏ như hàu, nghêu và trai; cá hồi và tôm chiếm phần lớn phần còn lại. 

Vibrio được xem là căn nguyên của hội chứng chết sớm (EMS) ở tôm. Ảnh: nanonna.com 

Các mầm bệnh trong nước có thể xuất hiện tự nhiên trong môi trường hoặc lây truyền từ các loài bị nhiễm bệnh. Theo các nhà khoa học, hoạt động của con người cũng có thể đưa các mầm bệnh như Norovirus (một loại virus dạ dày và ruột rất dễ lây lan thông qua qua tiếp xúc trực tiếp hoặc gián tiếp với người bị bệnh) và E. coli xâm nhập vào hệ sinh thái dưới nước từ hoạt động xả nước thải hay nước thải từ các trang trại nuôi. 

Theo các nhà nghiên cứu, thách thức kinh tế do các bệnh lây truyền qua môi trường nước gây ra đã vượt quá 3 tỷ USD (2,78 tỷ Euro) chi phí chăm sóc sức khỏe trực tiếp mỗi năm ở Hoa Kỳ. Trên toàn thế giới, tổn thất nuôi trồng thủy sản lên tới hơn 6 tỷ USD (5,56 Euro) mỗi năm. 

Chuyên gia kết luận rằng, các công nghệ hiện có để phát hiện mầm bệnh trong môi trường nước dựa trên phản ứng chuỗi polymerase hoặc thông qua việc xét nghiệm PCR được cho là quá chậm và tốn kém để triển khai trên quy mô lớn. Hơn thế, kết quả xét nghiệm bị trì hoãn có thể dẫn đến sự lây lan của mầm bệnh, dễ gây ô nhiễm hệ sinh thái ven biển và gây thiệt hại cho ngành nuôi trồng thủy sản trên diện rộng.