纳米仿生技术用菠菜探测危险物
查字典生物网
2016-11-04
地下水中或存在某些危险物质人类很难察觉出来，但利用纳米技术改造的菠菜类植物却能做到。美国工程师通过在叶子中嵌入碳纳米管，将菠菜变身为能探测危险物的传感器，并可以无线方式将信息传递到智能手机等手持设备。
领导此项研究的麻省理工学院化学工程系教授迈克尔·斯特拉诺称，这种纳米仿生技术的目标是将纳米粒子引入植物，赋予其非原生功能。
他们借助一种被称为“血管灌注”的技术，将含有纳米粒子的溶液注射到叶子背面——即将硝基芳烃传感器嵌入到菠菜叶子光合作用最强的叶肉层。研究人员还嵌入了可发射恒定荧光信号的碳纳米管作为参考。通过比较两个荧光信号，更容易确定传感器是否检测到了危险物，如地下水中存在危险物分子，植物10分钟即可将其传送到嵌有传感器的叶片。
为了读取信号，研究人员将激光打到叶片上，激发其中的纳米管发射近红外荧光。荧光可由连接到一台小型电脑的红外相机检测到。通过移除红外滤光片，具有拍照功能的普通智能手机也能检测到这一信号。目前，研究人员已能在离植物1米远的地方进行检测。
斯特拉诺表示，新方法为克服植物与人类的通信障碍提供了可能，它也可用以警示污染和干旱等环境问题。此外，新技术还具有多功能性，今后可扩展到任何植物。植物学家利用这些传感器可以更好地监测植物健康，最大限度地增加植物合成药用化合物的产量。下一步，他们将利用转基因技术对植物进行基因改造，让植物不再生成叶绿素，而是随周围物质成分的不同改变叶子颜色，这样获得的植物不需红外传感器等额外装置，依靠自身即能完成检测任务。
