As abelhas estão entre as espécies mais importantes responsáveis ​​pela polinização de cerca de um terço do suprimento mundial de alimentos, com sua contribuição apenas nos Estados Unidos avaliada em US $ 15-20 bilhões a cada ano. O rápido declínio nas colônias de abelhas em todo o mundo, e especificamente nos Estados Unidos, aumentaram a pressão sobre a polinização agrícola e o futuro da segurança alimentar. Os parasitas são um dos fatores que afetam o declínio da população de abelhas, com Nosema ceranea e Nosema apis sendo alguns dos mais comuns. A infecção por Nosema apis pode ter os sintomas de disenteria e defecação de abelhas na entrada da colmeia, mas a infecção por Nosema ceranae não mostra quaisquer sintomas físicos. Este 'assassino silencioso' de abelhas infecta as operárias, zangões e abelhas-mestras, e pode até resultar no colapso da colônia.

Atualmente, a única abordagem para diagnosticar esta doença com precisão é através da detecção de esporos do parasita usando um microscópio de luz. Contudo, este teste tradicional é realizado em ambientes de laboratório e requer operação especializada. Portanto, um apicultor deve enviar amostras locais para um laboratório remoto para um diagnóstico preciso, o que é demorado e caro.

Pesquisadores da Escola de Engenharia UCLA Samueli, em colaboração com o Departamento de Biologia do Barnard College, desenvolveram um microscópio de telefone móvel que permite a detecção rápida e automatizada de esporos de Nosema em abelhas melíferas em ambientes de campo. Esta plataforma móvel e econômica, pesando apenas 0,8 libra, é composto por um microscópio de fluorescência baseado em smartphone, um aplicativo de smartphone desenvolvido sob medida e um protocolo de preparação de amostra fácil de executar que permite a marcação por fluorescência de esporos de parasitas de abelhas, mesmo no campo.

Aydogan Ozcan, O professor de Engenharia Elétrica e de Computação do Chanceler da UCLA e o diretor associado do California NanoSystems Institute da UCLA lideraram a pesquisa em colaboração com Jonathan Snow, professor assistente do Departamento de Biologia do Barnard College (NY), e Hatice Ceylan Koydemir, um associado sênior de pesquisa na UCLA. O estudo foi publicado em Laboratório em um chip , um jornal da Royal Society of Chemistry (UK).

O diagnóstico de doenças por esta nova plataforma envolve a preparação de amostras, onde o tecido intestinal das abelhas é removido e os intestinos médios dissecados, seguido pela adição de uma pequena quantidade de uma mancha para marcar fluorescentemente os esporos do parasita. Uma gota da solução preparada é então colocada em uma lâmina de vidro, que é então inserido no microscópio do telefone móvel para análise. Uma imagem da amostra é então capturada pelo smartphone e transmitida a um computador para análise automatizada para revelar rapidamente a contagem de esporos, que é enviado de volta ao usuário em menos de 90 segundos.

Os pesquisadores testaram o desempenho desta plataforma móvel usando amostras de campo e determinaram que o dispositivo é capaz de detectar a concentração do parasita por abelha que está abaixo do limite necessário para aconselhar o tratamento contra os parasitas Nosema. Portanto, este instrumento baseado em telefone celular atende à sensibilidade de detecção necessária para estabelecer o tratamento.

"Garantir o bem-estar das abelhas é um problema muito importante para a segurança alimentar global e a estabilidade do ecossistema. Existem muitos fatores que afetam as populações de abelhas em rápido declínio, com infecções parasitárias desempenhando um papel significativo. O dispositivo móvel desenvolvido abre caminho para resolver este problema emergente de uma maneira barata, e, para nosso conhecimento, é a primeira e única plataforma portátil existente para detecção de esporos Nosema em configurações de campo ", disse Ozcan.

O estudo foi apoiado pela North American Pollinator Protection Campaign, um Centro de Pesquisa de Engenharia da National Science Foundation (ERC) e o Howard Hughes Medical Institute (HHMI).