Os pesquisadores desenvolveram uma nova técnica que usa adesivos de microagulha para coletar DNA de tecidos vegetais em um minuto, em vez das horas necessárias para as técnicas convencionais. A extração de DNA é a primeira etapa na identificação de doenças de plantas, e o novo método é uma promessa para o desenvolvimento de ferramentas de detecção de doenças em plantas no local.

“Quando os agricultores detectam uma possível doença da planta no campo, como a requeima da batata, eles querem saber o que é imediatamente; a detecção rápida pode ser importante para tratar doenças de plantas que se espalham rapidamente, "diz Qingshan Wei, professor assistente de engenharia química e biomolecular na North Carolina State University e co-autor correspondente de um artigo sobre o trabalho.

"Um dos obstáculos para a detecção rápida é a quantidade de tempo que leva para extrair o DNA de uma amostra de planta, e nossa técnica fornece um rápido, solução simples para esse problema, "Wei diz.

"Algumas doenças das plantas têm sintomas foliares semelhantes, como a requeima causada pelo famoso patógeno da fome irlandesa Phytophthora infestans , e Phytophthora praga causada por uma espécie irmã P. nicotianae , "diz Jean Ristaino, William Neal Reynolds Distinguished Professor of Plant Pathology na NC State e co-autor correspondente do artigo. "O padrão ouro para a identificação de doenças é um ensaio molecular. Nossa nova técnica é importante porque você não pode executar uma amplificação ou ensaio de genotipagem em cepas de P. infestans , ou qualquer outra doença de planta, até você extrair o DNA da amostra. "

Tipicamente, O DNA é extraído de uma amostra de planta usando um método chamado extração CTAB, que deve ser feito em um laboratório, requer muitos equipamentos, e leva pelo menos 3 a 4 horas. A extração CTAB é um processo de várias etapas que envolve tudo, desde a trituração de tecidos até solventes orgânicos e centrífugas.

Por contraste, a nova técnica de extração de DNA envolve apenas um patch de microagulha e uma solução tampão aquosa. O remendo tem aproximadamente o tamanho de um selo postal e é feito de um polímero barato. A superfície de um lado do remendo é composta por centenas de agulhas com apenas 0,8 milímetros de comprimento.

Um fazendeiro ou pesquisador pode aplicar o adesivo com microagulha em uma planta que suspeite estar doente, segure o adesivo no lugar por alguns segundos, em seguida, retire-o. O patch é então enxaguado com a solução tampão, lavar o material genético das microagulhas e colocá-lo em um recipiente estéril. Todo o processo leva cerca de um minuto.

"É empolgante ver a nova aplicação da tecnologia de remendo com microagulha na agricultura e na ciência de plantas, "diz Zhen Gu, professor de bioengenharia da Universidade da Califórnia, Los Angeles e co-autor correspondente do artigo, que desenvolveu vários sistemas de administração de medicamentos baseados em microagulhas para a saúde humana.

"Em testes experimentais, descobrimos que a técnica de microagulha resulta em níveis ligeiramente mais elevados de impurezas na amostra, em comparação com CTAB, "Wei diz." No entanto, os níveis de pureza da técnica de microagulha eram comparáveis ​​a outros, métodos laboratoriais validados de extração de DNA. Mais importante, descobrimos que a ligeira diferença nos níveis de pureza entre as amostras de microagulha e CTAB não interferiu na capacidade de testar com precisão as amostras por PCR ou ensaio LAMP. "

"O fato de que as microagulhas extraem um volume de amostragem menor parece não ser um problema, "diz Rajesh Paul, um Ph.D. aluno da NC State e primeiro autor do artigo. "A técnica de microagulha extraiu com sucesso o DNA do patógeno de todas as folhas de tomate infectadas coletadas em campo em um teste cego recente."

"A extração de DNA tem sido um obstáculo significativo para o desenvolvimento de ferramentas de teste no local, "Wei diz." Agora estamos avançando com o objetivo de criar um sistema integrado, baixo custo, dispositivo portátil de campo que pode realizar todas as etapas do processo, desde a coleta da amostra até a identificação do patógeno e relato dos resultados de um ensaio. "

O papel, "Extraction of Plant DNA by Microneedle Patch for Rapid Detection of Plant Diseases, "é publicado na revista ACS Nano .