Le api sono tra le specie più importanti responsabili dell'impollinazione di circa un terzo dell'approvvigionamento alimentare mondiale, con il loro contributo nei soli Stati Uniti valutato a $ 15-20 miliardi ogni anno. Rapido declino delle colonie di api da miele a livello globale, e negli Stati Uniti in particolare, hanno messo a dura prova l'impollinazione agricola e il futuro della sicurezza alimentare. I parassiti costituiscono uno dei fattori che influenzano il declino della popolazione delle api, con Nosema ceranea e Nosema apis tra i più comuni. L'infezione da Nosema apis può avere i sintomi della dissenteria e della defecazione delle api da miele all'ingresso dell'alveare, ma l'infezione da Nosema ceranae non mostra alcun sintomo fisico. Questo "killer silenzioso" di api da miele infetta le api operaie, fuchi e api regine, e può anche provocare il collasso della colonia.

Attualmente, l'unico approccio per diagnosticare con precisione questa malattia è attraverso il rilevamento delle spore del parassita mediante un microscopio ottico. Però, questo test tradizionale viene eseguito in ambienti di laboratorio e richiede un funzionamento esperto. Perciò, un apicoltore deve inviare campioni locali a un laboratorio remoto per una diagnosi accurata, che richiede tempo e denaro.

Ricercatori della Scuola di Ingegneria UCLA Samueli, in collaborazione con il Dipartimento di Biologia del Barnard College, hanno sviluppato un microscopio per telefoni cellulari che consente il rilevamento rapido e automatizzato delle spore di Nosema nelle api da miele nelle impostazioni del campo. Questa piattaforma mobile ed economica, pesa solo 0,8 libbre, è composto da un microscopio a fluorescenza basato su smartphone, un'applicazione per smartphone sviluppata su misura e un protocollo di preparazione del campione di facile esecuzione che consente la marcatura a fluorescenza delle spore del parassita delle api anche sul campo.

Aydogan Ozcan, Il Professore di Ingegneria Elettrica e Informatica del Cancelliere dell'UCLA e il direttore associato del California NanoSystems Institute presso l'UCLA hanno condotto la ricerca in collaborazione con Jonathan Snow, un assistente professore presso il Dipartimento di Biologia del Barnard College (NY), e Hatice Ceylan Koydemir, un ricercatore associato all'UCLA. Lo studio è stato pubblicato su Laboratorio su un chip , una rivista della Royal Society of Chemistry (Regno Unito).

La diagnostica della malattia da questa nuova piattaforma prevede la preparazione del campione, dove viene rimosso il tessuto intestinale delle api e sezionato l'intestino medio, seguito dall'aggiunta di una piccola quantità di una macchia per etichettare in modo fluorescente le spore del parassita. Una goccia della soluzione preparata viene quindi posta su un vetrino, che viene poi inserito nel microscopio del telefono cellulare per l'analisi. Un'immagine del campione viene quindi catturata dallo smartphone e trasmessa a un computer per l'analisi automatizzata per rivelare rapidamente il conteggio delle spore, che viene rispedito all'utente in meno di 90 secondi.

I ricercatori hanno testato le prestazioni di questa piattaforma mobile utilizzando campioni di campo e hanno determinato che il dispositivo è in grado di rilevare la concentrazione di parassiti per ape che è inferiore alla soglia necessaria per consigliare il trattamento contro i parassiti Nosema. Perciò, questo strumento basato su telefono cellulare soddisfa la sensibilità di rilevamento richiesta per stabilire il trattamento.

"Garantire il benessere delle api è un problema molto importante per la sicurezza alimentare globale e la stabilità dell'ecosistema. Ci sono molti fattori che influenzano le popolazioni di api in rapido declino, con infezioni parassitarie che giocano un ruolo significativo. Il dispositivo mobile sviluppato apre la strada per affrontare questo problema emergente in modo economico, e, per quello che ci risulta, è la prima e unica piattaforma portatile esistente per il rilevamento delle spore di Nosema nelle impostazioni sul campo", ha affermato Ozcan.

Lo studio è stato sostenuto dalla North American Pollinator Protection Campaign, un Centro di ricerca ingegneristica della National Science Foundation (ERC) e l'Howard Hughes Medical Institute (HHMI).