طراحی اسفناج با روش‌های زیست فناوری برای تشخیص مواد منفجره

مهندسان موسسه‌ی فناوری ماساچوست موفق به ساخت گیاه‌های نانوبیونیک یا نانو زیست‌فنی با بهره‌گیری از تکنیک‌های فناوری نانو شده‌اند. این گیاه می‌تواند گازهای اعصاب یا مواد شیمیایی استفاده‌شده در انواع جنگ‌افزارها‌ را با پایش  آب‌های سطحی حس کند.

محققان MIT با کارگذاری نانولوله‌های کربنی در برگ‌های اسفناج، توانسته‌اند این گیاه را به حس‌گری برای ارتباط با کاربران انسانی تبدیل کنند. محصول نهایی به‌عنوان یکی از اولین‌ نمونه‌های نانوبیونیک (نانو زیست‌فنی) گیاهی به‌حساب می‌آید. بیونیک به شاخه‌ای از علوم مهندسی اطلاق می‌شود که سعی در ترکیب سامانه‌های الکترونیکی با طبیعت زنده‌ دارد. مایکل استرانو، استاد دانشکده‌ی مهندسی شیمی دانشگاه MIT، می‌گوید:

هدف نهایی نانوبیونیک گیاهی، استفاده از نانوذرات در گیاهان است تا عملکردهای بومی نانو را به گیاه اضافه کند.

در این آزمایش نانولوله‌های کربنی برای تشخیص نیتروآروماتیک‌ها در گیاه به کار گرفته شدند. نیتروآروماتیک‌ها ترکیبات شیمیایی هستند که در انواع مواد منفجره به کار می‌روند و می‌توان در آب‌های سطحی حضور آن‌ها را ردیابی کرد. به‌محض تشخیص وجود چنین موادی در آب، برگ‌های اسفناج سیگنال‌های فلورسنت منتشر می‌کنند که می‌توان آن‌ها را با دوربین‌های اینفرارد متصل به میکرو کامپیوترها یا گوشی‌های هوشمند دریافت کرد. پس از دریافت سیگنال، سیستم طراحی‌شده قادر به ارسال هشدار از طریق ایمیل یا پیام کوتاه به کاربر نهایی خواهد بود.

گیاهان بهترین انتخاب برای پایش محیط زیست به شمار می‌روند؛ چرا که این موجودات زنده به‌طور طبیعی اطلاعات فراوانی از محیط اطراف خود جمع‌آوری و مثل یک پژوهشگر شیمی تجزیه عمل می‌کنند. ریشه‌ی گیاه در اعماق خاک نفوذ می‌کند و اطلاعات زیادی در مورد خاک و آب‌های زیرزمینی به دست می‌آورد، سپس این آب را به دیگر بخش‌های بدنه‌ی خود منقل می‌کند. 

تیم تحقیقاتی استرانو مدت‌ها است که به پژوهش در مورد گیاه‌های زیست‌فنی مشغول است. دو سال پیش این تیم موفق به طراحی نوعی گیاه نانوبیونیک شد که با بهبود قابلیت فتوسنتز، این گیاه توانایی تشخیص احتراق آلاینده‌های اکسید نیتریک را دارد. از دیگر تحقیقات تیم دکتر استرانو می‌توان به استفاده از نانولوله‌های کربنی در برگ گیاهان برای تشخیص هیدروژن پراکسید، دوپامین و انواع گازهای اعصاب مثل گاز سارین اشاره کرد.

محققان امیدوارند که بتوانند از این فناوری برای مبارزه با خشک‌سالی و افزایش بهره‌وری از خاک در فعالیت‌های کشاورزی استفاده کنند. مین‌هایو وونگ، محقق دانشگاه MIT، در این مورد بیان می‌کند:

گیاه به‌عنوان یک حس‌گر، اطلاعات زیادی از محیط اطراف خود جمع‌آوری می‌کند و می‌تواند آن‌ها را در اختیار ما بگذارد. فناوری گیاه نانوبیونیک در حقیقت به دنبال ایجاد ارتباط بین گیاه و انسان است. در مورد کشاورزی، این ارتباط و پایش مداوم محیط تأثیر مستقیمی بر بهره‌وری و افزایش باروری گیاه کشت‌شده خواهد داشت.