ابداع حسگری که سطح آرسنیک خاک را بررسی می‌کند

به گزارش ایسنا به نقل از نیواطلس، آرسنیک مانند بسیاری از فلزات سنگین می‌تواند خاک و آب‌های زیرزمینی را آلوده کند و این موضوع، تهدیدی برای سلامتی انسان و محیط زیست به شمار می‌رود. شاید یک حسگر زیستی جدید بتواند با بررسی سطح آرسنیک در محیط زیر زمین، به از بین بردن خطرات این عنصر شیمیایی بسیار سمی کمک کند.

یک پروژه پژوهشی که در سال ۲۰۱۸ انجام شد، نشان داد که چطور می‌توان از آرسنیک برای تمیز کردن مجاری آلوده آب استفاده کرد. دانشمندان "مرکز پژوهش و فناوری سنگاپور- ام‌آی‌تی"(SMART) که از زیرمجموعه‌های دانشگاه "ام.آی.تی"(MIT) به شمار می‌رود، یک حسگر زیستی جدید ابداع کرده‌اند تا با کمک آن از توانایی طبیعی برخی گونه‌های گیاهی در جذب آرسنیک استفاده کنند. آنها گونه‌های گیاهی را با حسگرهای نوری نانومقیاس همراه می‌کنند تا امکان بررسی تراکم عناصر زیر زمین فراهم شود.

این پژوهش که بر تغییرات پویایی درونی بافت گیاه هنگام جذب آرسنیک از خاک تمرکز دارد، آنالیت‌هایی را که گیاه استخراج می‌کند و به واسطه سامانه ریشه انتقال می‌دهد، ارزیابی می‌کند. نانوحسگرهای نوری که در بافت گیاه قرار می‌گیرند، با توجه به میزان جذب آرسنیک، تغییراتی را در شدت فلورسنس نشان می‌دهند. هنگامی که این سیستم با تجهیزات الکترونیکی قابل حمل مانند پلتفرم "رزبری پای"(Raspberry Pi) همراه می‌شود، امکان بررسی تراکم فلزات سنگین خاک را فراهم می‌کند.

"سلیم لو"(Salim Lew)، از پژوهشگران این پروژه گفت: نانوحسگر گیاهی ما نه تنها به این که نخستین نمونه در نوع خود به شمار می‌رود، بلکه به خاطر مزایای قابل توجه آن نسبت به روش‌های معمول بررسی سطح آرسنیک در محیط زیر زمین و نیاز به زمان کمتر، قابل توجه است. ما باور داریم که این نوآوری نهایتا کاربرد گسترده‌ای در صنعت کشاورزی و فراتر از آن خواهد داشت.

پژوهشگران برای نشان دادن نحوه استفاده از این فناوری به طوری که محصولات خوراکی آلوده نشوند، آن را برای شناسایی آرسنیک در برنج و اسفناج به کار گرفتند و سپس توجه خود را به گونه‌ای از سرخس موسوم به "سرخس دوپایه"(Pteris cretica) معطوف داشتند که توانایی جذب و تحمل مقدار زیادی آرسنیک را دارد.

این کار، بستری را فراهم کرد تا پژوهشگران، یک فناوری فوق‌العاده حساس نسبت به آرسنیک ارائه دهند که می‌تواند غلظت بسیار پایین فلز را نیز تشخیص دهد. "مایکل استرانو"(Michael Strano)، استاد دانشگاه ام‌آی‌تی و پژوهشگر ارشد این پروژه گفت: این یک ابداع فوق‌العاده هیجان‌انگیز است زیرا ما برای نخستین بار، یک حسگر نانوبیونیک ساخته‌ایم که می‌تواند آرسنیک را که تهدیدی جدی برای محیط زیست و سلامت عمومی به شمار می‌رود، شناسایی کند. 

وی افزود: این حسگر جدید به دلیل داشتن مزایای بی‌شمار نسبت به روش‌های قدیمی، می‌تواند تحول‌برانگیز باشد زیرا نه تنها در زمان صرفه‌جویی می‌کند، بلکه استفاده از آن نسبت به روش‌های دیگر، ساده‌تر است و دقت بیشتری نیز دارد.

این پژوهش، در مجله "Advanced Materials" به چاپ رسید.