Inteligentný senzor dokáže upozorniť keď sú rastliny v strese

Všetky rastliny nepretržite produkujú peroxid vodíka (H2O2) ako súčasť prirodzených procesov, ako je fotosyntéza a dýchanie. No keď sú v strese, produkujú vyššie množstvá tejto chemickej látky, ktorá je prostriedkom vysielania signálov medzi bunkami, aby sa aktivovali ich obranné mechanizmy. Medzi stresory spôsobujúce túto reakciu patria sucho, poškodenie škodcami a infekcie.

Hoci existujú metódy detekcie zvýšených hladín H2O2 v rastlinách, väčšina z nich vyžaduje odstránenie listu, jeho odnesenie do laboratória a následné podrobenie viacstupňovej analýze. Profesor Liang Dong a jeho kolegovia z Iowa State University teraz vyvinuli nový senzor, ktorý má formu plochej, flexibilnej polymérovej náplasti s radom drobných „mikroihiel“ potiahnutých zlatom pozdĺž spodnej strany. Táto strana je navyše potiahnutá hydrogélom vyrobeným hlavne z biologického materiálu známeho ako chitosan.

Zdroj Foto: ACS Sensors 2025, DOI: 10.1021/acssensors.4c02645

Gél obsahuje aj enzým, ktorý reaguje s peroxidom vodíka za vzniku elektrónov. Tretia gélová zložka, oxid grafénu, spôsobuje, že elektróny prúdia medzi elektródami v senzore a vytvárajú elektrický prúd. Keď sa zariadenie pritlačí na list rastliny, mikroihly neškodne prepichnú vrchnú vrstvu tkaniva a dostanú sa do kontaktu so šťavou, ktorá sa tu nachádza. Čím väčšie množstvo peroxidu vodíka je prítomné v tejto kvapaline, tým väčší je počet produkovaných elektrónov a tým silnejší je nameraný elektrický signál.

Ak je tento signál dostatočne silný na to, aby upozornil, že nastali problémy, pevne pripojený elektronický modul odošle upozornenie do mobilného zariadenia poľnohospodára prostredníctvom technológie bluetooth alebo do jeho domáceho počítača prostredníctvom siete Wi-Fi či iných bezdrôtových sietí.

V testoch vykonaných na rastlinách sóje a tabaku bol senzor schopný rozlíšiť medzi zdravými rastlinami a rastlinami, ktoré boli infikované bakteriálnym patogénom Pseudomonas syringae. Navyše hladiny H2O2 indikované zariadením sa zhodovali s hladinami nameranými tradičnou chemickou analýzou. Aktuálna verzia senzora umožňuje niekoľko vložení do listov rastlín a výskumníci pracujú na rozšírení jeho opätovnej použiteľnosti. Štúdia bola nedávno publikovaná v časopise ACS Sensors.

Zdroj: newatlas.com.

^{Zdroj Foto: ACS Sensors 2025, DOI: 10.1021/acssensors.4c02645}