Когда фермеры применяют пестициды, от 30 до 50% химикатов попадают в воздух или почву, а не на растения. Так, группа исследователей из Массачусетского технологического института и Сингапура разработала гораздо более точный способ доставки веществ к растениям: крошечные иглы из шелка.
В исследовании, опубликованном в Nature Nanotechnology, ученые разработали способ производства большого количества полых шелковых микроигл. Они использовали их для инъекций агрохимикатов и питательных веществ в растения, а также для мониторинга их здоровья.
Агрохимикаты важны для поддержки нашей продовольственной системы, но они стоят дорого и имеют побочные эффекты для окружающей среды, поэтому существует большая потребность в их точной доставке,
- пояснил Бенедетто Марелли, старший автор исследования и доцент кафедры гражданского и экологического инжиниринга Массачусетского технологического института.
Команда ученых продемонстрировала как их новая технология может быть использована для того, чтобы доставить растениям томатов железо для устранения хлороза, и витамина B12, чтобы повысить их питательность.
Исследователи также показали, что микроиглы можно использовать для мониторинга качества жидкостей, поступающих в растения, и для обнаружения тяжелых металлов в окружающей почве.
В целом эксперты полагают, что микроиглы могут служить новым видом растительного интерфейса для мониторинга здоровья растений в режиме реального времени и биоукрепления.
Для этого исследования ученые создали определенный способ изготовления полых шелковых микроигл, объединив белок фиброина шелка с солевым раствором внутри крошечных конусообразных форм. По мере испарения воды из раствора шелк затвердевал в форме, а соль образовывала кристаллические структуры внутри форм. Когда соль удалялась, она оставляла в каждой игле полую структуру или крошечные поры, в зависимости от концентрации соли и разделения органической и неорганической фаз.
В каждом случае исследователи вручную прикрепляли микроиглы к стеблям растений, но Марелли планирует оснастить ими автономные транспортные средства и другое оборудование, уже используемое на фермах, чтобы автоматизировать и масштабировать этот процесс.
Благодаря комплексной оценке мы выявили минимальные побочные эффекты от инъекций микроигл в растения, при этом не наблюдалось никаких краткосрочных или долгосрочных негативных последствий,
- сказал соавтор разработки Дайсуке Урано, ученый-биолог из DiSTAP.
Исследователи полагают, что микроиглы могут быть использованы для дополнения существующих сельскохозяйственных практик, таких как распыление.
Мы хотим максимизировать рост растений, не оказывая негативного влияния на здоровье фермы или биоразнообразие окружающих экосистем. Не должно быть компромисса между сельскохозяйственной отраслью и окружающей средой. Они должны работать вместе,
- подытожил Марелли.
Новость подготовлена по материалам зарубежных источников. Список находится в редакции.
Ольга ШУЛЬГА, «ГлавАгроном»