Спанакът като взривни вещества мърка

Нанотръбите, вкарани в листата, превръщат живите растения в сензори

Нанотрупките, заровени в листната тъкан, превръщат растенията от спанак в живи сензори - например пикринова киселина, експлозивен компонент. © koshmar1982 / thinkstock
чете на глас

Нанотехнологично модернизирани: Изследователите са превърнали обикновените растения спанак в сензори за околната среда. За това те вкарват специални нанотръби в листната тъкан на растенията. Ако химикал, характерен за експлозивите, попадне в листата с водата, той започва да флуоресцира. Но други химикали или замърсители могат да бъдат открити с този метод, както съобщават изследователите в списание „Nature Materials“.

Растенията естествено имат сложно и чувствително възприемане на своята среда. Нищо чудно, тъй като съществата с фиксиран растеж зависят от възможността да реагират на промените възможно най-рано, например като призовават помощници на животни или предупреждават своите съседи.

„Растенията са отлични аналитични химици“, обяснява Майкъл Страно от Масачузетския технологичен институт (MIT). "Те също имат обширна мрежа от корени в почвата, като постоянно вземат проби от подземните води и ги транспортират в листата им." Това е, което ги прави перфектни биосензори.

Нанотръби, прорязани в листото

За да се възползват от тези сензорни възможности за нас, Страно и неговите колеги технически са „модернизирали“ спанаковите растения. За целта те въвеждат специално подготвени въглеродни нанотръби в листната тъкан на растенията. Тези нанотръби реагират на присъствието на нитроароматни съединения - съединения на циклични въглеводороди и азот, отделен от експлозиви.

Когато мината или друго взривно устройство е в земята близо до растението, спанакът абсорбира малки количества от тези азотни съединения с водата. Както съобщават изследователите, са необходими около десет минути, за да се получат тези молекули от корените до листата. показ

Флуоресценцията показва експлозиви

Пристигнали в листата на растението спанак, нитроароматиците се свързват със специална полимерна облицовка на нанотръбите. Това активира флуоресцентно багрило. Ако сега облъчвате растението спанак с лазер, листата излъчват светлина в близко инфрачервения диапазон. Тогава повишената осветеност показва, че експлозивите се съдържат в почвата.

Така работи сензорът за спанак MIT

Това нестабилно сияние на сензорните растения може да бъде открито с прости, евтини устройства, както сочат изследователите. Дори смартфон със съответната камера може да бъде подходящ. В експеримента си учените използват Raspberry Pi - миникомпютър, който е сдвоен с малка инфрачервена камера. Светимостта може да бъде регистрирана дори от разстояние един метър.

Също и с други растения и вещества

„Дава ни информация в реално време за растението, това е почти така, сякаш може да ни каже какво се случва в тяхната среда“, казва първият автор Мин Хао Вонг от MIT. „Преодоляхме комуникационната бариера между хората и растенията.“ Тъй като процесът, който използват, работи по принцип с всяко живо растение.

Междувременно изследователите вече са приложили спанаковите си растения към други химически вещества. Вместо това те инфилтрират друг вариант на нанотръбите си в тъканта на листата, които, наред с други неща, реагират на допамин във водата. При хората това вестително вещество действа като "хормон на щастието", в растенията стимулира растежа на корените и насърчава активността на специфични ензими. В по-ранни експерименти изследователите са направили растения за талисман, използвайки сензори за наночастици за азотни оксиди от въздуха.

Широка гама от приложения

"Нашият нанобионен подход създава изцяло нов клас функционални хибриди на растения и наноматериали, които отварят вратата за широко използване на такива растения като сензори в градове, полета, съоръжения с висока сигурност или дори жилищни райони", отбелязват те изследователи. Теоретично това би позволило да се следи широк спектър от замърсители или показатели за други опасности в бъдеще.

За разлика от розата „киборг“, която учените въведоха през 2015 г., този метод има и предимството, че не вреди на растението: той живее и расте също както нормално точно с нанор Уши в листата. (Nature Materials, 2016; doi: 10.1038 / nmat4771)

(Масачузетски технологичен институт, 2 ноември 2016 г. - NPO)