Подписаться на новости
  • Сенатор
  • ООО "Ай Вао"
  • РОИ

Зеленый сапёр

Шпинат научили искать взрывчатку

Юлия Коровски, XX2 век, по материалам Massachusetts Institute of Technology: Nanobionic spinach plants can detect explosives

Учёные Массачусетского технологического института научили шпинат находить взрывчатку и оповещать об этом по электронной почте. Новая разработка – пример бионики, соединения биологии и технологии. Результаты работы опубликованы в журнале Nature Materials (Wong et al., Nitroaromatic detection and infrared communication from wild-type plants using plant nanobionics).

Созданные исследователями растения распознают нитроароматические соединения, которые часто используют при производстве мин и взрывчатки. Когда эти вещества попадают в грунтовые воды, встроенные в листья углеродные нанотрубки испускают флуоресцентный сигнал, который можно «считать» с помощью инфракрасной камеры. Соединённый с ней карманный компьютер посылает оповещение по электронной почте.

Два года назад, профессор МТИ Майкл Страно (Michael Strano) и его коллеги научили резуховидку Таля (Arabidopsis thaliana) распознавать окись азота с помощью наночастиц. Страно утверждает, что растения идеально приспособлены к мониторингу окружения, поскольку естественным образом собирают информацию о внешней среде.

«Растения – очень хорошие химики-аналитики, – говорит он. – Они имеют обширную корневую систему, постоянно берут пробы грунтовых вод и способны самостоятельно транспортировать эту влагу наверх, к листьям». В ходе предыдущих исследований учёные разработали углеродные нанотрубки, которые регистрируют перекись водорода, тринитротолуол (ТНТ), нервно-паралитический газ зарин и другие химические соединения. Когда таргетная молекула связывается с полимером на поверхности такой нанотрубки, трубка изменяет интенсивность флуоресценции.

В ходе нового исследования Страно и его коллеги вживили в листья шпината специальные углеродные нанотрубки – датчики нитроароматических соединений. Их поместили в мезофилл листа – основную ткань между верхним и нижним слоями эпидермиса, где расположены клетки, синтезирующие хлорофилл. Когда растение впитывает из грунтовых вод таргетные молекулы, сенсоры испускают флуоресцентный сигнал. Второй вид имплантированных в ткань углеродных нанотрубок флуоресцирует независимо от наличия взрывчатых веществ. Сравнивая сигналы, можно понять, зарегистрировал ли датчик нитроароматические соединения. Перенос таргетных молекул в листья занимает около десяти минут.

Чтобы считать сигнал, нужно направить на лист лазерный луч – тогда нанотрубки переизлучают свет в ближнем инфракрасном диапазоне. Его можно зарегистрировать с помощью небольшой инфракрасной камеры, соединённой с карманным компьютером Raspberry Pi или с помощью смартфона, из которого удалён ИК-фильтр.

Учёные также создали шпинат, который реагирует на дофамин – этот гормон влияет на рост корней. Теперь они работают над созданием новых датчиков, которые могли бы регистрировать соединения, которые растения используют для передачи информации внутри тканей. «Растения очень чувствительны к изменениям окружающей среды. Они знают о том, что начинается засуха, задолго до нас. Они могут зарегистрировать небольшие изменения свойств грунта и потенциала почвенной влаги. Если мы получим доступ к этим сигнальным путям, то почерпнём огромное количество информации», – говорит Страно.

Бионика – прикладная наука о применении в технических устройствах и системах принципов организации, свойств, функций и структур живой природы. Бионика объясняет, какие общие черты и различия существуют в природе и технике. Различают биологическую бионику, теоретическую бионику и техническую бионику. Бионика тесно связана с биологией, физикой, химией, кибернетикой и инженерными науками.

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
03.11.2016

Читать статьи по темам:

бионика нанобиотехнология нанотрубки Версия для печати
Ошибка в тексте?
Выдели ее и нажми ctrl + enter
назад

Читать также:

Киборги-гусеницы

Миниатюрные биороботы двигаются с помощью надетых на гибкий каркас колец мышечной ткани, сокращающихся при стимуляции светом.

читать

Мышцы луковые

Тайваньские физики создали необычные биоорганические искусственные мускулы, «мотором» которых неожиданно выступают клетки кожицы лука, способные сокращаться и растягиваться под действием электрического тока.

читать

Фотосинтез без растений

Гибридная система искусственного фотосинтеза, которую разработали ученые из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли и Калифорнийского университета в Беркли объединяет химию полупроводников с биотехнологией.

читать

Киборг-сперматозоид

Группа исследователей из Университета Иллинойса разработала новый тип крошечных биогибридных машин, способных передвигаться подобно сперматозоидам.

читать

Полупроводники из искусственных клеток

Метод искусственной эволюции генов ферментов, обеспечивающих синтез кристаллов диоксида кремния, открывает путь к биотехнологическому производству материалов для электроники.

читать