نانوحسگر در رصد آلودگی آرسنیک خاک و گیاهان به کار گرفته شد

پژوهشگرانی از موسسه فناوری ماساچوست (MIT)، فناوری‌های انقلابی و پایدار برای کشاورزی دقیق (DiSTAP)، و یک گروه تحقیقاتی بین رشته‌ای در اتحادیه تحقیقات و فناوری حسگر نوری نانوبیونیک گیاهی را به کار گرفتند تا بتوانند سطح فلزات سنگین بسیار سمی آرسنیک در محیط زیرزمینی را در زمان واقعی تشخیص داده و روی آن نظارت داشته باشند.

این فناوری مزایای قابل توجهی نسبت به روش‌های متداول برای اندازه گیری آرسنیک در محیط فراهم می‌کند و برای نظارت در محیط‌زیست و کاربردهای کشاورزی به‌منظور حفاظت از ایمنی مواد غذایی مهم خواهد بود. آرسنیک در بسیاری از محصولات کشاورزی رایج مانند برنج، سبزیجات و برگ چای موجب آلودگی می‌شود.

این راهبرد جدید محققان در قالب مقاله‌ای با عنوان حسگرهای نانوبیونیک گیاهی برای تشخیص آرسنیک در مجله Advanced Materials به چاپ رسیده است.

حسگر نانوبیونیک گیاهی غیرتهاجمی در برگ‌های گیاه قرار داده می‌شود تا میزان آرسنیک در گیاهان را اندازه‌گیری کند. این فناوری، امکان نظارت بر جذب آرسنیک در گیاهان زنده را فراهم می‌کند.

آرسنیک و ترکیبات آن تهدیدی جدی برای انسان و اکوسیستم است. قرار گرفتن طولانی مدت در معرض آرسنیک در انسان می‌تواند طیف وسیعی از اثرات مخرب سلامتی از جمله بیماری‌های قلبی عروقی مانند حمله قلبی، دیابت، نقص‌های مادرزادی، ضایعات پوستی شدید و سرطان‌های متعدد از جمله پوست، مثانه و ریه را ایجاد کند.

افزایش سطح آرسنیک در خاک در نتیجه فعالیت‌های انسانی مانند استخراج و ذوب منجر به آسیب به گیاهان شده، مانع رشد و در نتیجه تلفات قابل ملاحظه محصول می‌شود. محصولات غذایی نیز می‌توانند آرسنیک را از خاک جذب کنند و منجر به آلودگی مواد غذایی و محصولات مصرفی توسط انسان شوند.

بر اساس اعلام ستاد نانو، این نانوحسگرهای نوری جدید که توسط SMART DiSTAP [هوشمند دقیق] تولید شده، درصورت حضور آرسنیک تغییراتی در شدت فلورسانس خود نشان می‌دهند. این حسگرها که در بافت‌های گیاهان جاسازی شده‌اند و هیچگونه اثرات مخربی روی گیاه ندارند و در واقع، روشی غیرتهاجمی برای نظارت بر پویایی داخلی آرسنیک است که توسط گیاهان از خاک گرفته می‌شود.

این تیم از این فناوری برای شناسایی آرسنیک در برنج و اسفناج‌ و گونه‌ای از سرخس استفاده کرده است. پیش از این، روش‌های معمول اندازه‌گیری سطح آرسنیک شامل نمونه‌برداری منظم از مزرع، بافت گیاهان و تجزیه و تحلیل با استفاده از طیف‌سنجی جرمی بود. این روش‌ها وقت‌گیر هستند.

آرسِنیک عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی با علامت As مشخص و دارای عدد اتمی ۳۳ است. آرسنیک شبه فلز سمی معروفی است که به سه شکل زرد، سیاه و خاکستری یافت می‌شود. آرسنیک و ترکیبات آن به‌عنوان آفت کش بکار می‌روند: علف‌کش، حشره‌کش و آلیاژهای مختلف.