Las abejas se encuentran entre las especies más importantes responsables de polinizar alrededor de un tercio del suministro de alimentos del mundo. con su contribución en los Estados Unidos solamente valorada en $ 15-20 mil millones cada año. Rápida disminución de las colonias de abejas melíferas a nivel mundial, y en los Estados Unidos específicamente, han ejercido una mayor presión sobre la polinización agrícola y el futuro de la seguridad alimentaria. Los parásitos forman uno de los factores que afectan la disminución de la población de abejas, siendo Nosema ceranea y Nosema apis algunas de las más comunes. La infección por Nosema apis puede tener los síntomas de disentería y defecación de las abejas melíferas a la entrada de la colmena, pero la infección por Nosema ceranae no muestra ningún síntoma físico. Este 'asesino silencioso' de las abejas infecta a las abejas obreras, zánganos y abejas reinas, e incluso puede resultar en el colapso de la colonia.

En la actualidad, el único método para diagnosticar esta enfermedad con precisión es mediante la detección de esporas de parásitos mediante un microscopio óptico. Sin embargo, esta prueba tradicional se realiza en entornos de laboratorio y requiere una operación experta. Por lo tanto, un apicultor debe enviar muestras locales a un laboratorio remoto para un diagnóstico preciso, lo cual requiere mucho tiempo y es costoso.

Investigadores de la Escuela de Ingeniería Samueli de UCLA, en colaboración con el Departamento de Biología de Barnard College, han desarrollado un microscopio para teléfonos móviles que permite la detección rápida y automatizada de esporas de Nosema en abejas melíferas en el campo. Esta plataforma móvil y rentable, pesando solo 0.8 libras, está compuesto por un microscopio de fluorescencia basado en un teléfono inteligente, una aplicación de teléfono inteligente desarrollada a medida y un protocolo de preparación de muestras fácil de realizar que permite el marcado por fluorescencia de las esporas de parásitos de abejas incluso en el campo.

Aydogan Ozcan, El Profesor de Ingeniería Eléctrica e Informática del Canciller de UCLA y el director asociado del Instituto de NanoSistemas de California en UCLA dirigieron la investigación en colaboración con Jonathan Snow, profesor asistente en el Departamento de Biología de Barnard College (NY), y Hatice Ceylan Koydemir, un asociado de investigación senior en UCLA. El estudio fue publicado en Laboratorio en un chip , una revista de la Royal Society of Chemistry (Reino Unido).

El diagnóstico de enfermedades mediante esta nueva plataforma implica la preparación de muestras, donde se extrae el tejido intestinal de las abejas melíferas y se diseca el intestino medio, seguido de la adición de una pequeña cantidad de colorante para marcar con fluorescencia las esporas del parásito. Luego se coloca una gota de la solución preparada en un portaobjetos de vidrio, que luego se inserta en el microscopio del teléfono móvil para su análisis. Luego, el teléfono inteligente captura una imagen de la muestra y la transmite a una computadora para su análisis automatizado y revelar rápidamente el recuento de esporas. que se envía de vuelta al usuario en menos de 90 segundos.

Los investigadores probaron el rendimiento de esta plataforma móvil utilizando muestras de campo y determinaron que el dispositivo es capaz de detectar la concentración de parásitos por abeja que está por debajo del umbral necesario para recomendar el tratamiento contra los parásitos Nosema. Por lo tanto, este instrumento basado en teléfono móvil cumple con la sensibilidad de detección requerida para establecer el tratamiento.

"Garantizar el bienestar de las abejas es un problema muy importante para la seguridad alimentaria mundial y la estabilidad del ecosistema. Hay muchos factores que afectan la rápida disminución de las poblaciones de abejas, con las infecciones parasitarias jugando un papel importante. El dispositivo móvil desarrollado allana el camino para abordar este problema emergente de manera económica, y, a nuestro conocimiento, es la primera y única plataforma portátil existente para la detección de esporas de Nosema en entornos de campo ", dijo Ozcan.

El estudio fue apoyado por la Campaña de Protección de Polinizadores de América del Norte, un Centro de Investigación de Ingeniería de la Fundación Nacional de Ciencias (ERC) y el Instituto Médico Howard Hughes (HHMI).