物理科技生物学-PHYICA

研究人员开发了一种新的植物纳米仿生石原あい传感器来监测土壤中的砷含量

纳米技术 2022-07-01 23:58:11

新加坡-麻省理工学院研究和技术联盟 非破坏性植物纳米仿生传感器嵌入树叶中,向便携式电子设备报告植物中的砷含量,从而能够实时监控活体植物中的砷吸收

荣誉:特德里克·托马斯·萨利姆·卢博士 新加坡-麻省理工学院研究与技术联盟(SMART)的跨学科研究小组(IRG)的科学家们设计了一种新型的植物纳米仿生光学传感器,可以实时检测和监测地下环境中高毒性重金属砷的水平

这一发展提供了优于用于测量环境中砷的常规方法的显著优势,并且对于环境监测和农业应用来说对于保障食品安全都是重要的,因为砷是许多常见农产品如大米、蔬菜和茶叶中的污染物

这种新方法在一篇题为“用于砷检测的植物纳米仿生传感器”的论文中有所描述,该论文最近发表在《高级材料》杂志上

这篇论文是由Dr

泰德里克·托马斯·萨利姆·卢,麻省理工学院(麻省理工学院)最近的研究生,与迈克尔·斯特拉诺合著,后者是DiSTAP和Carbon P的首席研究员之一

麻省理工学院的杜布斯教授,以及麻省理工学院的研究生朴敏景和崔建桥

砷及其化合物对人类和生态系统构成严重威胁

人类长期接触砷会对健康造成广泛的不利影响,包括心血管疾病,如心脏病、糖尿病、出生缺陷、严重的皮肤损伤以及多种癌症,包括皮肤癌、膀胱癌和肺癌

采矿和冶炼等人类活动导致土壤中砷含量升高,也对植物有害,抑制生长并导致大量作物损失

更麻烦的是,粮食作物可以从土壤中吸收砷,导致食物和人类消费的农产品受到污染

地下环境中的砷也会污染地下水和其他地下水源,长期饮用会导致严重的健康问题

因此,开发准确、有效且易于部署的砷传感器对于保护农业和更广泛的环境安全非常重要

这些由SMART DiSTAP开发的新型光学纳米传感器在检测到砷时显示出荧光强度的变化

这些传感器嵌入植物组织中,对植物没有有害影响,提供了一种非破坏性的方式来监测植物从土壤中吸收砷的内部动态

这种将光学纳米传感器集成到活体植物中的技术,使得植物能够从其自然环境中转换成自供电的砷检测器,这标志着对当前传统方法的时间和设备密集型砷采样方法的重大升级

主要作者Dr

泰德里克·托马斯·萨利姆·卢说:“我们的基于植物的纳米传感器不仅是同类传感器中的第一个,而且它比传统的测量地下环境中砷含量的方法具有显著的优势,需要更少的时间、设备和人力

我们预计这项创新最终将在农业和其他行业得到广泛应用

我感谢SMART DiSTAP和淡马锡生命科学实验室(TLL),这两个实验室都在这项工作的想法产生、科学讨论和研究资助方面发挥了重要作用

" 除了检测大米和菠菜中的砷,研究小组还使用了一种蕨类植物——凤尾蕨,这种植物可以超积累砷

这种蕨类植物可以吸收和耐受高浓度的砷而不会产生有害影响——设计一种超灵敏的植物砷检测器,能够检测低至0

十亿分之二(ppb)

相比之下,砷检测器的监管限制是十亿分之十

值得注意的是,这种新型纳米传感器也可以集成到其他种类的植物中

这是第一次成功展示基于活植物的砷传感器,代表了一个突破性的进步,可以证明在农业研究(例如

g

为了食品安全监测食用作物吸收的砷)以及一般环境监测

以前,测量砷含量的常规方法包括定期野外采样、植物组织消化、提取和质谱分析

这些方法耗时,需要大量的样品处理,并且通常需要使用体积庞大且昂贵的仪器

SMART DiSTAP将纳米粒子传感器与植物通过根部有效提取分析物并运输它们的自然能力相结合的新方法,允许使用便携式廉价电子设备实时检测活体植物中的砷吸收,例如配备有电荷耦合器件(电荷耦合器件)相机的便携式树莓皮平台,类似于智能手机相机

合著者、DiSTAP首席研究员和麻省理工学院教授迈克尔·斯特拉诺补充道:“这是一个非常令人兴奋的进展,因为我们首次开发出一种纳米仿生传感器,可以检测砷——一种严重的环境污染物和潜在的公共健康威胁

这种新型传感器与旧的砷检测方法相比,具有诸多优势,可能会改变游戏规则,因为它不仅比旧方法更省时,而且更精确,更易于部署

它还将帮助像TLL这样的组织中的植物科学家进一步生产抵抗有毒元素吸收的作物

受TLL最近开发砷含量更低的水稻作物的启发,这项工作是进一步支持SMART DiSTAP在食品安全研究方面的努力的平行努力,不断创新和开发新的技术能力,以提高新加坡的食品质量和安全

"

来源:由phyica.com整理转载自PH,转载请保留出处和链接!

本文链接:http://www.phyica.com/namijishu/18821.html

发表评论

用户头像 游客
此处应有掌声~

评论列表

还没有评论,快来说点什么吧~