p O espinafre não é mais apenas um superalimento:ao incorporar folhas com nanotubos de carbono, Os engenheiros do MIT transformaram plantas de espinafre em sensores que podem detectar explosivos e transmitir essas informações sem fio para um dispositivo portátil semelhante a um smartphone. p Esta é uma das primeiras demonstrações de sistemas eletrônicos de engenharia em plantas, uma abordagem que os pesquisadores chamam de "nanobiônica vegetal".

p "O objetivo dos nanobiônicos de plantas é introduzir nanopartículas na planta para dar-lhe funções não nativas, "diz Michael Strano, o Carbon P. Dubbs Professor de Engenharia Química no MIT e o líder da equipe de pesquisa.

p Nesse caso, as plantas foram projetadas para detectar compostos químicos conhecidos como nitroaromáticos, que são freqüentemente usados ​​em minas terrestres e outros explosivos. Quando um desses produtos químicos está presente na água subterrânea amostrada naturalmente pela planta, nanotubos de carbono embutidos nas folhas da planta emitem um sinal fluorescente que pode ser lido por uma câmera infravermelha. A câmera pode ser conectada a um pequeno computador semelhante a um smartphone, que então envia um e-mail para o usuário.

p "Esta é uma nova demonstração de como superamos a barreira da comunicação planta / homem, "diz Strano, que acredita que a energia da usina também pode ser aproveitada para alertar sobre poluentes e condições ambientais, como secas.

p Strano é o autor sênior de um artigo que descreve as plantas nanobiônicas na edição de 31 de outubro da Materiais da Natureza . O autor principal do artigo é Min Hao Wong, um estudante de graduação do MIT que fundou uma empresa chamada Plantea para desenvolver ainda mais essa tecnologia.

p Monitoramento ambiental

p Dois anos atrás, na primeira demonstração de nanobiônica vegetal, Strano e o ex-pós-doutorado do MIT Juan Pablo Giraldo usaram nanopartículas para aumentar a capacidade de fotossíntese das plantas e transformá-las em sensores de óxido nítrico, um poluente produzido pela combustão.

p As plantas são ideais para monitorar o meio ambiente porque já captam muitas informações de seus arredores, Strano diz.

p "As plantas são químicos analíticos muito bons, "ele diz." Eles têm uma extensa rede de raízes no solo, estão constantemente amostrando águas subterrâneas, e ter uma maneira de autopromover o transporte dessa água até as folhas. "

p O laboratório de Strano já desenvolveu nanotubos de carbono que podem ser usados ​​como sensores para detectar uma ampla gama de moléculas, incluindo peróxido de hidrogênio, o explosivo TNT, e o gás nervoso sarin. Quando a molécula alvo se liga a um polímero enrolado em torno do nanotubo, altera a fluorescência do tubo.

p No novo estudo, os pesquisadores incorporaram sensores para compostos nitroaromáticos nas folhas das plantas de espinafre. Usando uma técnica chamada infusão vascular, que envolve a aplicação de uma solução de nanopartículas na parte inferior da folha, eles colocaram os sensores em uma camada de folha conhecida como mesofilo, que é onde ocorre a maior parte da fotossíntese.

p Eles também incorporaram nanotubos de carbono que emitem um sinal fluorescente constante que serve como uma referência. Isso permite que os pesquisadores comparem os dois sinais fluorescentes, tornando mais fácil determinar se o sensor explosivo detectou algo. Se houver moléculas explosivas nas águas subterrâneas, leva cerca de 10 minutos para a planta atraí-los para as folhas, onde encontram o detector.

p Para ler o sinal, os pesquisadores apontam um laser para a folha, levando os nanotubos da folha a emitir luz fluorescente infravermelha. Isso pode ser detectado com uma pequena câmera infravermelha conectada a um Raspberry Pi, um computador do tamanho de um cartão de crédito de $ 35, semelhante ao computador dentro de um smartphone. O sinal também pode ser detectado com um smartphone removendo o filtro infravermelho que a maioria dos telefones com câmera tem, dizem os pesquisadores.

p "Essa configuração poderia ser substituída por um telefone celular e o tipo certo de câmera, "Strano diz." É apenas o filtro infravermelho que iria impedi-lo de usar seu telefone celular. "

p Usando esta configuração, os pesquisadores podem captar um sinal de cerca de 1 metro de distância da planta, e agora estão trabalhando para aumentar essa distância.

p "Uma riqueza de informações"

p No estudo de nanobiônica de plantas de 2014, O laboratório de Strano trabalhou com uma planta de laboratório comum conhecida como Arabidopsis thaliana. Contudo, os pesquisadores queriam usar plantas de espinafre comuns para o estudo mais recente, para demonstrar a versatilidade desta técnica. "Você pode aplicar essas técnicas com qualquer planta viva, "Strano diz.

p Até aqui, os pesquisadores também desenvolveram plantas de espinafre que podem detectar dopamina, que influencia o crescimento da raiz da planta, e agora estão trabalhando em sensores adicionais, incluindo alguns que rastreiam os produtos químicos que as fábricas usam para transmitir informações dentro de seus próprios tecidos.

p "As plantas são muito responsivas ao meio ambiente, "Strano diz." Eles sabem que vai haver uma seca muito antes de nós. Eles podem detectar pequenas mudanças nas propriedades do solo e no potencial da água. Se explorarmos essas vias de sinalização química, há uma grande quantidade de informações para acessar. "

p Esses sensores também podem ajudar os botânicos a aprender mais sobre o funcionamento interno das plantas, monitorar a saúde da planta, e maximizar o rendimento de compostos raros sintetizados por plantas como a pervinca de Madagascar, que produz medicamentos usados ​​para tratar o câncer.

p "Esses sensores fornecem informações em tempo real da planta. É quase como se a planta falasse conosco sobre o ambiente em que estão, "Wong diz." No caso da agricultura de precisão, ter essas informações pode afetar diretamente o rendimento e as margens. "