Di atas panggung, Elizabeth Dougherty membuka kertas terlipat, segel foil berkelap-kelip di lampu. "Dan pemenangnya adalah, " dia berhenti untuk efek dramatis, "dari University of Virginia ...."
Tapi tidak ada lagi yang bisa didengar, teriakan dan sorakan mengaburkan kata-katanya. Tinju dipompa di udara, air mata menetes.
Momen kemenangan ini milik tim sarjana dan penasihat mereka, yang berpartisipasi dalam Kompetisi Penemu Collegiate di markas US Patent and Trademark Office di Alexandria, Virginia. Dougherty, direktur USPTO untuk pendidikan penemu, penjangkauan dan pengakuan, dan yang lainnya yang hadir menghormati Ameer Shakeel dan Payam Pourtaheri untuk produk revolusioner kelompok mereka AgroSpheres, yang dibuat dengan tujuan menghilangkan efek samping pestisida yang merusak di seluruh dunia.
Keduanya naik ke atas panggung sambil menyeringai tanpa malu-malu saat mereka mengenakan medali emas berat yang diberikan kepada mereka sebagai pemenang keseluruhan di divisi sarjana kompetisi. Kontes yang sangat kompetitif dan berskala nasional ini mendorong "inovasi, kewirausahaan dan kreativitas, " menampilkan proyek-proyek mutakhir yang dipimpin oleh mahasiswa dari perguruan tinggi dan universitas di seluruh negeri. (USPTO, yang bermitra dengan Smithsonian.com untuk mendukung cerita tentang inovasi di Smithsonian Institution dan seterusnya, juga merupakan sponsor kompetisi.) Selain perangkat keras, pemenang pertama membawa pulang $ 10.000 dengan tambahan $ 2.000 untuk penasihat mereka .
"Orang tua kita adalah motivasi kita, " kata Pourtaheri di atas panggung setelah pengumuman. “Kami berdua tidak dilahirkan di Amerika Serikat. Mereka membawa kami ke sini dan memulai kembali kehidupan mereka sehingga kami dapat melakukan apa yang ingin kami lakukan, ”katanya. "Ketika mereka menetapkan standar begitu tinggi, terserah pada Anda untuk membuat mereka bangga, karena Anda ingin menunjukkan kepada mereka betapa bangganya Anda pada mereka."
Mitra penelitiannya setuju, “Saya tidak cukup pintar untuk masuk ke sekolah dasar atau sekolah menengah yang bagus, ” kata Shakeel. Jadi ibunya bekerja selama 12 tahun di sekolahnya di Pakistan sehingga dia bisa masuk dan mendapatkan pendidikan yang baik. "Setelah itu, adalah tanggung jawab saya untuk melakukan semua yang saya bisa dengan peluang yang disajikan."
Sejak 1990, Kompetisi Penemu Collegiate telah mengakui kerja keras penemu sarjana dan pascasarjana. Tahun ini, Carl Schoellhammer dari MIT memenangkan divisi pascasarjana dengan karyanya tentang SuonoCalm, yang dirancang untuk memberikan pengiriman obat rektal yang lebih efisien - yang disebut "enema abad ke-21, " insinyur kimia mengatakan dalam penjelasannya yang siap Twitter. Tempat kedua di divisi sarjana pergi ke tim dari Universitas Columbia, bekerja pada Cathecare, produk yang dirancang untuk menghilangkan peluang infeksi dengan pemberian obat kateter.
Di antara para finalis, AgroSpheres tampak sangat inovatif, kata Radia Pearlman, seorang ilmuwan komputer yang paling dikenal dengan penemuannya Spanning Tree Protocol (STP) dan salah satu juri kompetisi. "Menyingkirkan pestisida adalah masalah yang sangat penting, dan ilmu pengetahuan yang mendalam tentang bagaimana [mereka] benar-benar melakukannya, " katanya.
Pestisida merajalela digunakan di seluruh dunia — dengan penggunaan global berjumlah sekitar 5, 2 miliar pound pada 2006 dan 2007, menurut sebuah studi EPA komprehensif. Meskipun senyawa ini bermanfaat untuk hasil dan kualitas tanaman, mereka memiliki banyak efek samping negatif bagi kehidupan liar dan manusia, seperti kanker.
Salah satu masalah terbesar, catat Shakeel, adalah bahwa negara-negara berkembang memikul beban terbesar penggunaan pestisida. Di wilayah ini, peraturan terbatas. Anak-anak seringkali merupakan bagian penting dari tenaga kerja pedesaan, dan banyak yang dapat bekerja tanpa peralatan pelindung atau pelatihan yang memadai.
"Kami berdua lahir di negara-negara berkembang, " jelas Shakeel. “Dan kami menyadari masalah sosial yang terkait dengan penggunaan pestisida — bagaimana hal itu paling memengaruhi petani.”
Di Amerika Serikat, Badan Perlindungan Lingkungan (EPA) memberlakukan interval pra-panen tertentu (PHI) —atau persyaratan waktu antara kapan pestisida diterapkan dan ketika tanaman dipanen. Dan meskipun periode ini memungkinkan senyawa untuk menurunkan ke tingkat yang aman untuk panen, mengurangi risiko bagi pekerja, mereka juga dapat memperlambat panen, menyebabkan kehilangan panen jika cuaca buruk terjadi sebelum masa tunggu habis.
AgroSpheres menghilangkan kebutuhan akan PHI, mempercepat degradasi pestisida ke hitungan jam dibandingkan dengan berminggu-minggu atau bahkan berbulan-bulan, kata Shakeel. Gagasan itu mengambil benih dua tahun lalu setelah pasangan ini mempelajari upaya sebelumnya dari tim UVA untuk membuat "biopartikel, " yang merupakan bola enzim kecil yang dibuat secara biologis yang dapat berinteraksi dengan dan memecah senyawa lain. Tetapi penelitian itu telah berakhir di sana, tanpa penyempurnaan proses atau penerapan praktis dari gagasan itu.
“Ini kasus unik di mana kami menemukan solusinya sebelum masalah, ” kata Pourtaheri. Jadi mereka mulai mengusulkan cara untuk menggunakannya. Ketika mereka mendekati penasihat mereka saat ini, Mark Kester, co-direktur Institut NanoSTAR dari Universitas Virginia, dia tahu mereka sedang melakukan sesuatu.
Salah satu ide mereka adalah untuk menggunakan biopartikel untuk pengiriman obat yang lebih efektif atau tepat sasaran, tetapi penelitian medis pada skala itu adalah hal yang sulit bagi siapa pun, namun bagi mahasiswa sarjana. Jadi Kester mengatakan kepada mereka, “Mari kita pikirkan beberapa permainan akhir yang lebih mudah di sini. Di mana buah yang menggantung rendah? "
Jadi mereka beralih, secara harfiah, ke buah yang tergantung rendah.
Payam Pourtaheri dan Ameer Shakeel bergabung dengan penasihat universitas mereka, Mark Kester, setelah upacara penghargaan Kompetisi Penemu Collegiate. (USPTO) Shakeel, Pourtaheri dan rekan timnya merekayasa partikel biologis yang memecah pestisida di permukaan tanaman. Tes awal mereka tentang pembersihan pestisida terjadi di kebun-kebun anggur Virginia.
Meskipun produknya sedang menunggu paten - sehingga rincian mekanisme dan desain aktualnya terbatas - AgroSpheres bekerja karena beberapa rekayasa rumit, Kester menjelaskan.
Bakteri mengumpulkan enzim spesifik yang diperlukan untuk mendegradasi pestisida secara non-toksik menjadi senyawa sederhana — gula, lemak. Tetapi tim telah berhasil merekayasa bakteri ini, yang oleh Kester disebut sebagai "bug, " untuk menghasilkan koktail enzim ini berbondong-bondong.
"Yang kami lakukan adalah tidak hanya membuat enzim biologis tetapi juga memasukkannya ke dalam cangkang 'berlapis permen' yang melindunginya, " jelasnya. Yang paling penting, adalah bahwa bakteri melakukan ini tanpa memasukkan materi genetik mereka sendiri. Ini berarti bahwa tim dapat memisahkan enzim dan menyemprot "M & Ms" biologis ini langsung pada tanaman sebelum panen tanpa khawatir akan kontaminasi atau replikasi bakteri.
Gagasan ini diambil dari konsep “pelemahan alami, ” atau yang mengandung wilayah yang terkontaminasi dan memungkinkan proses alami — seperti degradasi bakteri — untuk mendegradasi senyawa beracun menjadi komponen yang jinak. Tetapi pelemahan alami seringkali membutuhkan waktu berminggu-minggu atau berbulan-bulan, dan tim AgroSpheres mengklaim dapat memusatkan enzim aktif untuk secara dramatis mengurangi waktu untuk proses ini.
Pada tahun lalu, tim mereka telah berkembang untuk memasukkan total lima siswa bermotivasi tinggi di UVA. Tiga berada di tahun terakhir sekolah mereka, dengan dua telah lulus musim semi lalu. “Anda dapat memiliki ide bagus, tetapi jika Anda tidak memiliki tim yang luar biasa itu akan gagal, ” kata Pourtaheri.
Produk ini masih memiliki jalan panjang sebelum membuatnya dipasarkan dan harus diuji secara ekstensif untuk memastikan klaim tidak beracun dan keamanan lingkungan bertahan pada skala komersial. Meski begitu, anggota tim semua setuju bahwa mereka berencana untuk melanjutkan penelitian.
Para peneliti telah menguji ide itu di laboratorium dan sekarang menjalankan uji coba di kebun-kebun anggur dan rumah kaca untuk mengetahui kemanjuran metode ini dan berapa lama waktu yang dibutuhkan enzim itu sendiri untuk terdegradasi. Bekerja sama dengan badan pengatur AS, termasuk EPA, USDA, dan FDA, mereka berupaya meningkatkan proses agar layak untuk aplikasi skala industri.
Mereka berharap dapat meningkatkan desain biopartikel, membuatnya lebih baik dan lebih efisien, jelas Joe Frank, yang memimpin penelitian dan pengembangan untuk perusahaan, didirikan pada bulan Maret, dan berada di tahun terakhir sekolahnya di UVA. Mereka juga berharap untuk memperluas ke aplikasi lain, termasuk pemecahan senyawa yang berpotensi berbahaya lainnya.
Di atas panggung, Dougherty bertanya kepada duo itu apa yang terjadi setelah menang.
"Kami mengadakan pertemuan di DC dengan pengacara [Kekayaan Intelektual] pukul 02:30, " kata Shakeel, melirik arlojinya sebelum tertawa.
