ادغام سیستم‌های زنده و نانومواد؛

دانشمندان گیاهان را به حسگر آلودگی محیطی تبدیل کردند

محققان با ادغام سیستم‌های زنده با نانومواد کاربردی سعی در تغییر یا تقویت خواص زیستی گیاهان مانند فتوسنتز مصنوعی را دارند.

کد خبر: ۸۷۱۵۳۲

چهارشنبه - ۰۵ شهريور ۱۳۹۹ / August 26, 2020

به گزارش خبرنگار فناوری خبرگزاری دانشجو، محققان با ترکیب سیستم‌های زنده و نانومواد کاربردی، نانوهیبرید‌هایی طراحی کرده‌اند که می‌تواند خواص جدید زیستی مانند رسانایی، فتوسنتز مصنوعی، متابولیسم برنامه‌ریزی شده و حتی تکثیر یا افزایش تحمل در برابر استرس در جانوران به ویژه گیاهان ایجاد کند.

به گفته محققان، گیاهان گزینه ایده‌آلی برای استفاده از این نانوهیبرید‌ها هستند و به راحتی می‌توان آن‌ها را با مواد دیگر اصلاح کرد، زیرا دارای شبکه‌های عروقی هستند و تغییرات محیطی را بسیاری سریع درک و با ارسال سیگنال‌های پیچیده، نسبت به آن‌ها پاسخ می‌دهند.

این در حالی است که در سال ۲۰۱۶، محققان دانشگاه MIT در اولین اقدام اصلاح گیاهان با نانومواد، نانولوله‌های کربنی را درون برگ‌های اسفناج جاسازی کردند به این ترتیب، گیاه زنده اسفناج را به حسگر‌هایی تبدیل کردند که می‌توانست مواد منفجره را کشف کند و اطلاعات مربوط به این مواد را به صورت بی‌سیم به ابزاری شبیه به گوشی هوشمند منتقل کند.

در این آزمایش نانولوله‌های کربنی برای تشخیص نیتروآروماتیک‌ها در گیاه به کار گرفته شدند. نیتروآروماتیک‌ها ترکیبات شیمیایی هستند که در انواع مواد منفجره به کار می‌روند و می‌توان در آب‌های سطحی حضور آن‌ها را ردیابی کرد. به محض تشخیص وجود چنین موادی در آب، برگ‌های اسفناج سیگنال‌های فلورسنت منتشر می‌کنند که می‌توان آن‌ها را با دوربین‌های اینفرارد متصل به میکرو کامپیوتر‌ها یا گوشی‌های هوشمند دریافت کرد. پس از دریافت سیگنال، سیستم طراحی شده قادر به ارسال هشدار از طریق ایمیل یا پیام کوتاه به کاربر نهایی خواهد بود.

همین تیم تحقیقاتی دو سال بعد در ادامه پژوهش‌های خود، گیاهان نانوبیونیکی توسعه دادند که خاصیت ساطع کردن نور داشتند و با کمک نانوموادی که درون گیاه جاسازی شده بود و از طریق استراتژی جذب ریشه می‌درخشیدند.

حال یک تیم تحقیقاتی متشکل از محققان استرالیایی و چینی از این پژوهش‌ها الهام گرفته‌اند و چارچوب‌های آلی فلزی نورتابناک (MOFs) را در گیاهان جاسازی کردند. چارچوب‌های آلی فلزی نورتابناک دسته جدیدی از مواد نانومتخلخل به شمار می‌روند که به دلیل دارا بودن حفرات با اندازه بزرگ، سطح ویژه زیاد، جذب انتخاب‌پذیر مولکول‌های کوچک و پاسخ‌های نوری یا مغناطیسی در حضور مولکول‌های مهمان به طور گسترده‌ای در ذخیره و جداسازی گاز‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. این محققان به شکلی این چارچوب‌ها را درون گیاهان تعبیه کردند که همراه با گیاه رشد کنند؛ بدون اینکه تاثیری روی بقای آن داشته باشد.

این نانوهیبرید‌های گیاهی مبتنی بر MOF توانستند در صورت تشخیص هر گونه آلودگی محیطی، سیگنال‌های روشن و خاموش ارسال کنند. البته این کار زیر نور لامپ فرابنفش میسر است. این محققان همچنین یک اپلیکیشن توسعه دادند که می‌تواند سیگنال‌های نوری این گیاه هیبریدی را دریافت کند و آن را به صورت اطلاعات دیجیتال ارائه دهد.