Di atas panggung, Elizabeth Dougherty membuka kertas yang dilipat, segel foil mengelilingi lampu. "Dan pemenangnya, " dia berhenti sejenak untuk kesan dramatik, "dari University of Virginia ...."
Tetapi tidak ada lagi yang dapat didengar, orang ramai dan sorak-sorai mengaburkan kata-katanya. Penumbuk dipam di udara, air mata mengalir.
Momen kejayaan ini adalah sekumpulan pelajar dan penasihat mereka, yang menyertai Pertandingan Pencipta Kollegiate di ibu pejabat Pejabat Paten dan Tanda Dagangan AS di Alexandria, Virginia. Dougherty, pengarah pendidikan pencipta, jangkauan dan pengiktirafan USPTO, dan lain-lain yang hadir sebagai penghormatan Ameer Shakeel dan Payam Pourtaheri untuk produk revolusioner kumpulan mereka, AgroSpheres, yang dicipta dengan matlamat untuk menghapuskan kesan sampingan yang merosakkan racun perosak di seluruh dunia.
Kedua-duanya bertambah tinggi di atas panggung sambil tersenyum kerana mereka memenangi pingat emas berat yang diberikan kepada mereka sebagai pemenang keseluruhan dalam bahagian sarjana muda pertandingan. Pertandingan yang sangat berdaya saing di seluruh negara ini menggalakkan "inovasi, keusahawanan dan kreativiti, " yang memaparkan projek canggih, pelajar yang dipimpin oleh kolej dan universiti di seluruh negara. (USPTO, yang bermitra dengan Smithsonian.com untuk menyokong cerita tentang inovasi di Institusi Smithsonian dan seterusnya, juga merupakan penaja pertandingan.) Selain perkakasan, pemenang tempat pertama membawa pulang $ 10, 000 dengan tambahan $ 2, 000 untuk penasihat mereka .
"Ibu bapa kami adalah motivasi kami, " kata Pourtaheri di atas pentas selepas pengumuman itu. "Kami berdua tidak dilahirkan di Amerika Syarikat. Mereka membawa kami ke sini dan memulakan semula kehidupan mereka supaya kami dapat melakukan apa yang ingin kami lakukan, "katanya. "Apabila mereka menetapkan bar yang sangat tinggi, terpulang kepada anda untuk membuat mereka bangga, kerana anda ingin menunjukkan kepada mereka betapa berbangga dengan anda."
Pasangan penyelidikannya bersetuju, "Saya tidak cukup bijak untuk masuk ke sekolah rendah atau sekolah menengah yang baik, " kata Shakeel. Oleh itu ibunya bekerja selama 12 tahun di sekolahnya di Pakistan supaya dia dapat masuk dan mendapatkan pendidikan yang baik. "Selepas itu, saya bertanggungjawab untuk melakukan segala yang saya dapat dengan peluang yang dibentangkan."
Sejak tahun 1990, Pertandingan Penyusun Kolej telah mengiktiraf kerja keras para pencipta sarjana dan siswazah. Pada tahun ini, Carl Schoellhammer dari MIT memenangi bahagian siswazah dengan kerjanya pada SuonoCalm, yang direka untuk menyediakan penghantaran ubat rektum yang lebih cekap - yang disebut "enema abad ke-21, " kata jurutera kimia itu dalam penjelasan Twitter-siapnya. Tempat kedua di bahagian sarjana pergi ke sebuah pasukan dari Columbia University, bekerja di Cathecare, sebuah produk yang direka untuk menghapuskan peluang untuk jangkitan dengan penghantaran dadah kateter.
Daripada para finalis, AgroSpheres kelihatannya terasa pecah, kata Radia Pearlman, ahli sains komputer yang paling terkenal dengan penciptaan Spanning Tree Protocol (STP) dan salah satu hakim persaingan. "Menyingkirkan racun perosak adalah satu masalah yang sangat penting, dan sains mendalam dari segi bagaimana [mereka] sebenarnya melakukannya, " katanya.
Racun makhluk perosak digunakan di seluruh dunia dengan penggunaan global berjumlah 5.2 bilion pound pada tahun 2006 dan 2007, menurut kajian EPA komprehensif. Walaupun sebatian ini bermanfaat untuk hasil dan kualiti tanaman, mereka mempunyai banyak kesan sampingan yang negatif untuk hidupan liar dan manusia, seperti kanser.
Salah satu masalah terbesar, kata Shakeel, adalah bahawa negara-negara sedang membangun bahaya beban penggunaan racun makhluk perosak terbesar. Di kawasan ini, peraturan adalah terhad. Kanak-kanak sering menjadi sebahagian besar tenaga kerja luar bandar, dan ramai yang boleh bekerja tanpa peralatan perlindungan atau latihan yang mencukupi.
"Kami berdua dilahirkan di negara-negara membangun, " jelas Shakeel. "Dan kami menyedari masalah sosial yang berkaitan dengan penggunaan racun makhluk perosak-bagaimana ia memberi kesan kepada petani paling banyak."
Di Amerika Syarikat, Agensi Perlindungan Alam Sekitar (EPA) menguatkuasakan beberapa masa pra-panen (PHIs) - atau keperluan waktu antara apabila racun perosak digunakan dan apabila tanaman dituai. Dan meskipun tempoh ini membolehkan sebatian untuk menurunkan tahap selamat untuk menuai, mengurangkan risiko kepada pekerja, mereka juga boleh melambatkan panen, menyebabkan kehilangan tanaman jika seting cuaca buruk sebelum tempoh tamat.
AgroSpheres menghapuskan keperluan untuk PHI, mempercepatkan kemusnahan racun perosak dalam masa beberapa jam berbanding minggu atau bulan, kata Shakeel. Idea itu mengambil benih dua tahun lalu setelah pasangan itu mengetahui percubaan awal dari pasukan UVA untuk mencipta "biopartikel, " yang merupakan bola enzim yang diciptakan secara biologi yang boleh berinteraksi dengan dan memecah sebatian lain. Tetapi penyelidikan itu telah berakhir di sana, tanpa pemurnian proses atau aplikasi praktikal idea itu.
"Ia satu kes yang unik di mana kami dapat mencari penyelesaian sebelum masalah, " kata Pourtaheri. Jadi mereka mula mencadangkan cara untuk menggunakannya. Apabila mereka mendekati penasihat mereka sekarang, Mark Kester, pengarah bersama Institut NanoSTAR di University of Virginia, dia tahu mereka ada sesuatu.
Salah satu idea mereka adalah menggunakan biopartikel untuk penyebaran dadah yang lebih berkesan atau disasarkan, namun penyelidikan perubatan pada skala itu adalah perintah tinggi bagi sesiapa sahaja, walaupun mahasiswa. Jadi Kester memberitahu mereka, "Mari kita fikirkan beberapa permainan akhir yang lebih mudah di sini. Di manakah buah yang gantung rendah? "
Jadi, mereka beralih, secara literal, kepada buah gantung rendah.
Payam Pourtaheri dan Ameer Shakeel disertai oleh penasihat universiti mereka, Mark Kester, selepas majlis anugerah Pertandingan Penyusun Kolej. (USPTO) Shakeel, Pourtaheri dan rakan sepasukan mereka merekabentuk zarah biologi yang memecah racun perosak di permukaan tumbuhan. Ujian awal pembersihan racun makhluk perosak berlaku di ladang anggur Virginia.
Walaupun produk itu paten belum selesai - jadi butir-butir mekanisme sebenar dan reka bentuknya adalah terhad-AgroSpheres bekerja kerana beberapa kejuruteraan rumit, jelas Kester.
Bakteria memasang enzim tertentu yang diperlukan untuk tidak merosakkan racun perosak ke dalam sebatian mudah-gula, lemak. Tetapi pasukan itu telah berjaya membuat kejuruteraan bakteria ini, yang Kester membanggakan sebagai "pepijat, " untuk mengeluarkan koktel enzim ini dalam berbondong-bondong.
"Apa yang kita dapat lakukan adalah tidak hanya membuat enzim biologi tetapi sebenarnya memasukkannya ke dalam shell 'bersalut permen' yang melindunginya, " jelasnya. Khususnya, bakteria melakukan ini tanpa memasukkan mana-mana bahan genetik mereka sendiri. Ini bermakna bahawa pasukan boleh memisahkan enzim dan menyembur "M & Ms" secara biologi secara langsung ke atas tanaman sebelum penuaian tanpa bimbang pencemaran atau replikasi bakteria.
Gagasan ini merujuk kepada konsep "pelemahan semulajadi, " atau mengandungi rantau yang tercemar dan membolehkan degradasi bakteria seperti proses semulajadi-untuk merendahkan sebatian toksik ke dalam komponen jinak. Tetapi pengurangan semulajadi biasanya mengambil masa beberapa minggu atau bulan, dan pasukan AgroSpheres mendakwa dapat menumpukan enzim aktif untuk secara dramatik mengurangkan garis masa untuk proses ini.
Pada tahun lepas, pasukan mereka telah berkembang termasuk lima pelajar yang sangat bermotivasi di UVA. Tiga berada dalam tahun terakhir sekolah mereka, dengan dua orang telah lulus musim bunga lepas ini. "Anda boleh mempunyai idea yang hebat, tetapi jika anda tidak mempunyai pasukan yang luar biasa ia akan gagal, " kata Pourtaheri.
Produk ini mempunyai cara yang jauh untuk pergi sebelum ia membuatnya dipasarkan dan mesti diuji secara meluas untuk memastikan dakwaan ketoksikan dan keselamatan alam sekitar dipegang pada skala komersial. Walau bagaimanapun, ahli pasukan semua bersetuju bahawa mereka merancang untuk meneruskan penyelidikan.
Para penyelidik telah menguji idea itu di makmal dan kini sedang menjalankan ujian di ladang anggur dan rumah hijau untuk mengetahui keberkesanan kaedah dan berapa lama enzim itu sendiri merosot. Bekerjasama dengan agensi pengawalseliaan AS, termasuk EPA, USDA dan FDA, mereka berusaha untuk meningkatkan proses untuk menjadikannya layak untuk aplikasi berskala industri.
Mereka berharap dapat memperbaiki reka bentuk biopartikel, menjadikannya lebih baik dan lebih cekap, jelas Joe Frank, yang mengetuai penyelidikan dan pembangunan untuk syarikat itu, yang ditubuhkan pada bulan Mac, dan berada di tahun terakhir sekolahnya di UVA. Mereka juga berharap dapat berkembang ke aplikasi lain, termasuk pecahan sebatian lain yang berpotensi berbahaya.
Di atas pentas, Dougherty meminta kedua-duanya apa yang terjadi setelah kemenangan.
"Kami mengadakan pertemuan di DC dengan seorang [Pengacara Harta Intelektual] pada jam 2:30, " kata Shakeel, sambil melirik jam tangannya sebelum tertawa.
