Технології
Технології

Вбудовані в рослини наносенсори відстежили рівень арсену в ґрунті

Американські та сингапурські вчені розробили нанобіонічні оптичні сенсори, що можуть виявляти та відстежувати в реальному часі арсен і його сполуки у середовищі. Для цього сенсори вживляють в тканини рослин, що мають природну здатність поглинати велику кількість арсену. При цьому новітній метод пропонує в кілька разів точніше виявлення, ніж звичайні детектори арсену, пишуть науковці у журналі Advanced Materials.

Christine Daniloff / MIT

Christine Daniloff / MIT

Чому це важливо?

Арсен (As) та його сполуки є надзвичайно токсичними як для людей, так і для інших живих організмів та екосистем. Тривалий контакт із речовиною в людей може викликати серцево-судинні захворювання, діабет, вроджені патології та навіть різні види раку. Гірше те, що дедалі більше арсену потрапляє в природні середовища внаслідок людської діяльності, як-от добування корисних копалин. Проникаючи в ґрунт та підземні води, рослини можуть його вбирати, і якщо це культурні рослини, то їхній врожай може суттєво знизитися, а на нашому столі разом зі свіжими овочами та фруктами опиняться отруйні сполуки. Тому важливо мати ефективні та прості методи виявлення арсену. Інженери з Массачусетського технологічного університету вирішили, що вдалим рішенням буде, якщо використати природну здатність рослин поглинати токсичну речовину та доповнити її сучасними технологіями.

Що розробили науковці?

Дослідники пропонують вживляти в тканини рослин нанорозмірні оптичні сенсори. Технологія ґрунтується на зміні флуоресценції останніх у залежності від кількості миш’яку. При поєднанні їх із портативною електронікою, приміром, платформою Raspberry Pi та камерою, система зможе у реальному часі відстежувати концентрацію важкого металу в ґрунті.

А що показують досліди?

Потенціал розробленої технології інженери продемонстрували на прикладі визначення вмісту арсену в рисі та шпинаті, а потім на папороті Pteris cretica, що відома своєю здатністю накопичувати велику кількість миш’яку без згубних наслідків. Це дало змогу винахідникам створити надчутливий рослинний детектор. Звичайні детектори арсену можуть виявляти речовину з точністю до 10 частинок на мільярд, але рослинні сенсори забезпечують точність до 0,2 частинки на мільярд.

Розробники сподіваються, що їхня технологія полегшить виявлення небезпечних речовин, оскільки наявні методи полягають у зібранні зразків ґрунту та рослин, екстракцію та аналіз їх за допомогою мас-спектрометрії. Така процедура вимагає багато часу та вартісного обладнання.