نانومواد

محققان کلاس جدیدی از حسگر نانوبیونیک گیاهی را برای نظارت بر سطح آرسنیک در خاک تولید می کنند

SMART researchers develop new class of plant nanobionic sensor to monitor arsenic levels in soil
سنسور نانوبیونیک گیاهی غیرمخرب تعبیه شده در برگ ها برای گزارش میزان آرسنیک در گیاهان به الکترونیک قابل حمل ، امکان نظارت بر زمان جذب آرسنیک در گیاهان زنده را فراهم می کند. اعتبار: دکتر تدریک توماس سلیم لو

دانشمندان از فن آوری های مخرب و پایدار برای دقت کشاورزی (DiSTAP) ، یک گروه تحقیقاتی بین رشته ای (IRG) در اتحادیه تحقیقات و فناوری سنگاپور-MIT (SMART) ، شرکت تحقیقاتی MIT در سنگاپور ، مهندسی نوع جدیدی از حسگر نوری نانوبیونیک گیاهی است که می تواند در زمان واقعی ، سطح آرسنیک فلزات سنگین بسیار سمی را در محیط زیرزمینی شناسایی و نظارت کند. این توسعه مزایای قابل توجهی نسبت به روشهای متداول برای اندازه گیری آرسنیک در محیط فراهم می کند و برای نظارت بر محیط زیست و برنامه های کشاورزی برای حفاظت از ایمنی مواد غذایی مهم خواهد بود ، زیرا آرسنیک در بسیاری از محصولات معمول کشاورزی مانند برنج ، سبزیجات و برگ چای آلاینده است. .

این رویکرد جدید در مقاله ای تحت عنوان “سنسورهای نانوبیونیک گیاهی برای تشخیص آرسنیک” توصیف شده است که اخیراً در مواد پیشرفته منتشر شده است. این مقاله توسط دکتر تدریک توماس سلیم لو ، دانشجوی اخیر فارغ التحصیل انستیتوی فناوری ماساچوست (MIT) و با تألیف مایکل استرانو ، محقق اصلی تحقیق در DiSTAP و استاد Carbon P. Dubbs در MIT ، هدایت شد. و همچنین پارک مینکیونگ و جیان کیائو کوئی ، هر دو دانشجوی تحصیلات تکمیلی در MIT.

آرسنیک و ترکیبات آن تهدیدی جدی برای انسان و اکوسیستم است. قرار گرفتن طولانی مدت در معرض آرسنیک در انسان می تواند طیف وسیعی از اثرات مخرب سلامتی را ایجاد کند ، از جمله بیماری های قلبی عروقی مانند حمله قلبی ، دیابت ، نقص های مادرزادی ، ضایعات پوستی شدید و سرطان های متعدد از جمله پوست ، مثانه و ریه. افزایش سطح آرسنیک در خاک در نتیجه فعالیت های انسانی مانند استخراج و ذوب نیز برای مضر است. گیاهان ، مانع رشد و در نتیجه تلفات قابل ملاحظه محصول می شود. با نگرانی بیشتر ، محصولات غذایی می توانند آرسنیک را از خاک جذب کنند و منجر به آلودگی مواد غذایی و محصولات مصرفی توسط انسان شوند. آرسنیک در محیط های زیرزمینی همچنین می تواند آب های زیرزمینی و سایر منابع آب زیرزمینی را آلوده کند ، که مصرف طولانی مدت آن می تواند باعث مشکلات شدید سلامتی شود. به همین ترتیب ، تولید حسگرهای آرسنیک دقیق ، م effectiveثر و با قابلیت استفاده آسان برای محافظت از صنعت کشاورزی و همچنین ایمنی بیشتر محیط زیست مهم است.

این نانوحسگرهای نوری جدید که توسط SMART DiSTAP تولید شده اند با تشخیص آرسنیک تغییراتی در شدت فلورسانس خود نشان می دهند. این سنسورها در بافت های گیاهی جاسازی شده و هیچ اثر مخربی روی گیاه ندارند ، یک روش غیر مخرب برای نظارت بر پویایی داخلی آرسنیک که توسط گیاهان از خاک گرفته می شود. این ادغام نانوحسگرهای نوری در داخل گیاهان زنده امکان تبدیل گیاهان به آشکارسازهای آرسنیک با قدرت خود را از محیط طبیعی فراهم می کند و از روشهای نمونه گیری آرسنیک با زمان و تجهیزات بسیار پیشرفته ، یک روش ارتقا significant یافته را نشان می دهد.

نویسنده اصلی دکتر تدریک توماس سلیم لو گفت: “نانوحسگر گیاهی ما نه تنها به دلیل اولین بودن در نوع خود بلکه همچنین به دلیل مزایای قابل توجهی که نسبت به روشهای معمول اندازه گیری سطح آرسنیک در محیط زیرزمینی دارد ، قابل توجه است. ، به زمان ، تجهیزات و نیروی انسانی کمتری نیاز دارد. ما پیش بینی می کنیم که این نوآوری در نهایت در صنعت کشاورزی و فراتر از آن استفاده گسترده ای شود. من از SMART DiSTAP و آزمایشگاه علوم زندگی Temasek (TLL) سپاسگزارم ، که هر دو در تولید ایده موثر بودند ، بحث علمی و همچنین بودجه تحقیقاتی برای این کار. ”

علاوه بر شناسایی آرسنیک در برنج و اسفناج ، تیم همچنین از گونه ای از سرخس ، Pteris cretica ، استفاده کرد که می تواند آرسنیک را بیش از حد تجمع دهد. این گونه سرخس می تواند سطوح بالایی از آرسنیک را بدون تأثیر مخرب جذب کند و تحمل کند – مهندسی یک ردیاب آرسنیک گیاهی با حساسیت بالا ، قادر به شناسایی غلظت بسیار کمی از آرسنیک ، به اندازه ۰٫۲ قسمت در میلیارد (ppb). در مقابل ، محدودیت نظارتی برای آشکارسازهای آرسنیک ۱۰ قسمت در میلیارد است. قابل ذکر است ، نانوحسگرهای جدید همچنین می توانند در گونه های دیگر گیاهان ادغام شوند. این اولین نمایش موفقیت آمیز حسگرهای گیاهی زنده برای آرسنیک است و پیشرفت چشمگیری را نشان می دهد که می تواند در هر دو تحقیق کشاورزی بسیار مفید باشد (به عنوان مثال برای نظارت بر آرسنیک توسط محصولات خوراکی برای ایمنی مواد غذایی ) ، و همچنین به طور کلی نظارت بر محیط زیست.

پیش از این ، روشهای معمول اندازه گیری سطح آرسنیک شامل نمونه برداری منظم از مزرعه ، هضم بافت گیاه ، استخراج و تجزیه و تحلیل با استفاده از طیف سنجی جرمی بود. این روش ها وقت گیر هستند ، به درمان گسترده ای با نمونه نیاز دارند و اغلب شامل استفاده از ابزارهای بزرگ و گران قیمت هستند. روش جدید SMART DiSTAP در اتصال سنسورهای نانوذرات با توانایی طبیعی گیاهان در استخراج م analثر آنالیزها از طریق ریشه و انتقال آنها ، امکان تشخیص جذب آرسنیک در گیاهان زنده را در بی درنگ با وسایل الکترونیکی قابل حمل و ارزان قیمت ، مانند سکوی قابل حمل Raspberry Pi مجهز به دوربین دستگاه شارژ (CCD) ، شبیه دوربین گوشی هوشمند.

همکار نویسنده ، محقق اصلی DiSTAP و پروفسور MIT مایکل استرانو افزودند: “این یک پیشرفت بسیار مهیج است ، زیرا برای اولین بار ، ما یک سنسور نانوبیونیک ساخته ایم که می تواند آرسنیک را شناسایی کند – یک محیط جدی با داشتن مزایای بیشمار نسبت به روشهای قدیمی تشخیص آرسنیک ، این سنسور جدید می تواند یک بازی را تغییر دهد ، زیرا نه تنها از نظر کارآیی از نظر زمان بسیار مناسب است بلکه استفاده از آن از دقت و صحت بیشتری نسبت به روشهای قدیمی برخوردار است. همچنین به دانشمندان گیاهان در سازمانهایی مانند TLL کمک خواهد کرد تا محصولاتی بیشتر تولید کنند که در برابر جذب عناصر سمی مقاومت کنند. با الهام از تلاشهای اخیر TLL برای ایجاد محصولات برنج که کمتر مصرف می کنند آرسنیک ، این کار یک تلاش موازی برای حمایت بیشتر از تلاش های SMART DiSTAP در تحقیقات امنیت غذایی ، نوآوری مداوم و توسعه قابلیت های جدید فن آوری برای بهبود کیفیت و امنیت غذایی سنگاپور است. ”


روش جدید پخت برنج آرسنیک را از بین می برد و مواد مغذی معدنی را حفظ می کند ، مطالعه نشان می دهد


اطلاعات بیشتر:
تدریک توماس سلیم لو و دیگران. گیاهان حسگر نانوبیونیک برای تشخیص آرسنیک ، مواد پیشرفته (۲۰۲۰). DOI: 10.1002 / adma.202005683

تهیه شده توسط
اتحادیه تحقیق و فناوری Singapore-MIT

استناد :
محققان کلاس جدیدی از حسگر نانوبیونیک گیاهی را برای نظارت بر سطح آرسنیک در خاک تولید کردند (۲۰۲۰ ، ۲ دسامبر)
بازیابی شده در ۷ دسامبر ۲۰۲۰
از https://phys.org/news/2020-12-class-nanobionic-sensor-arsenic-soil.html

این برگه یا سند یا نوشته تحت پوشش قانون کپی رایت است. جدا از هرگونه معامله عادلانه به منظور مطالعه خصوصی یا تحقیق ، هیچ
نسخه ممکن است بدون اجازه کتبی تولید شود. محتوای مذکور فقط به هدف اطلاع رسانی ایجاد شده است.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

نوشته های مشابه

دکمه بازگشت به بالا