Senzor v rostlinné tkáni sleduje hladiny arzenu

Udržitelné zemědělství a vývoj technologií bude zcela jistě klíčovou zbraní v boji s možnou potravinovou krizí. Jedním z problémů, který dlouhodobě pěstování plodin sužuje a má přímý vliv na naše zdraví, je ukládání těžkých kovů do rostlinných tkání. Nově však singapurští vědci z výzkumné skupiny Disruptive and Sustainable Technologies for Agricultural Precision (DiSTAP), vyvinuli nanobionický optický senzor, který dokáže detekovat a monitorovat v reálném čase hladiny vysoce toxického arsenu v zemědělské půdě. Jejich práce byla publikována v časopise Advanced Materials.

Arsen nejspíš netřeba dlouze představovat. Vystavením zvýšeným dávkám jeho sloučenin dochází například k dermatologickému poškození, zvýšenému výskytu kardiovaskulárních chorob, potratů, vyššímu riziku rakoviny plic a kůže a frekvenci mutagenity přenášené na plod. Je kontaminující látkou v mnoha zcela běžných zemědělských plodinách, jako je rýže, zelenina nebo čaj a řady dalších, které jej mohou absorbovat z půdy.

Optické nanosenzory fungují na principu změny fluorescence. Ačkoli jsou zabudovány přímo do rostlinné tkáně, plodinu nijak nepoškozují. „Námi vyvinutý nanosenzor je unikátní tím, že je první svého druhu a v porovnání s konvenčními metodami měření hladin těžkých kovů v podzemí, vyžaduje produkce výsledků výrazně méně času,“ říká Tedrick Thomas Salim Lew, postdoktorand na MIT. Takové přístupy představují pravidelné vzorkování, extrakci rostlinného materiálu a analýzu pomocí hmotnostní spektrometrie. Zisk dat je proto nejen časově náročný, ale vyžaduje použití objemných a finančně nákladných přístrojů.

Technologie využívá schopnosti rostlin účinně přenášet látky skrz kořenový systém. Detekce je pak zprostředkována pomocí přenosné a levné elektroniky, jako je počítač Raspberry P1, vybaveným kamerou a vlastním nabíjením.

„Věříme, že náš senzor nalezne široké uplatnění v zemědělství i mimo něj,“ dodává Lew. Podle jeho týmu by mohl být použit i na obecné monitorování hladiny těžkých kovů v životním prostředí.

Singapurští vědci otestovali senzor na rýži, špenátu a kapradině Pteris cretica, která je známá svou schopností akumulovat arzen v nadměrném množství a také jej bez újmy na zdraví tolerovat. Díky těmto experimentům vědci prokázali, že je senzor použitelný k detekci u více druhů rostlin.

Skupina DiSTAP je dlouhodobě zabývá problematikou produkce potravin a vyvíjí technologie, které jsou úzce provázané s živým světem, detailně sledující biosyntetické dráhy. Vědci z MIT, TTL, Nanyang Technological University a National University of Singapore společně vyvíjejí nové nástroje pro kontinuální měření důležitých rostlinných metabolitů a hormonů, aby biosyntetickým drahám lépe porozuměli a využili je ve prospěch vyšší zemědělské produkce, zejména listové zeleniny.

Originální publikace: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202005683

Zdroj: MIT, zdroj titulní fotografie: John Lambeth, Pexels.

Lukáš Kekrt

Populizátor vědy, ultramaratonec a naivní tramp, mikrobiologie, Karlova Univerzita

Související články

Napsat komentář

Back to top button
Close
Close