Ile wody potrzebuje Twoja roślina? Najlepiej, jeśli sama Ci o tym powie!

0

Naukowcy na całym świecie nieustannie pracują nad rozwojem metod i technik badawczych służących do monitorowania zdrowia i oceny efektywności leczenia ludzi. Jednak obok specjalistycznych technik badawczych równie istotną rolę odgrywa wywiad lekarski, pełniący rolę wstępnej oceny stanu zdrowia pacjentów, którzy mogą sami wypowiedzieć się na temat swojego samopoczucia.

W przypadku roślin nie mamy możliwość uzyskania informacji o ich kondycji – nie dowiemy się bezpośrednio czy stosujemy odpowiednie nawadnianie, nasłonecznie lub czy zastosowane nawozy im pomagają, a może jednak szkodzą. Z pomocą przychodzą naukowcy z Iowa State University, którzy opracowali sposób na lepsze zrozumienie procesów zachodzących w roślinach, co w przyszłości może przyczynić się do prowadzenia bardziej efektywnej hodowli roślin.

Badaczom udało się zaprojektować i wykonać niewielkich rozmiarów czujniki grafenowe, imitujące tatuaż, które po przyklejeniu do powierzchni rośliny zbierają i przesyłają informację dotyczące m.in. szybkości transportowania wody w strukturach wewnętrznych roślin od korzenia do liści. Według autorów, wynalazek może przyczynić się do zoptymalizowania systemu nawadniania prowadzonych hodowli roślin, które wymagają specyficznych warunków. Analiza dostarczonych danych pozwoli na dostosowanie objętości wody potrzebnej do zaspokojenia  indywidualnych potrzeb roślin. Dodatkowo, sam proces wytwarzania wydaje się łatwy, a dodatkowo spełnia cel grupy badawczej, dla której duże znaczenie miało stworzenie tanich oraz wydajnych czujników.

Jak przebiega proces produkcji sensorów? Pierwszy etap w obejmuje przygotowanie polimerowej formy z wgłębieniami o określonych kształtach z wykorzystaniem technologii druku 3D. Do tak wytworzonej matrycy wprowadzany jest ciekły roztwór tlenku grafenu, stosowany ze względu na jego wysoki poziom wrażliwości na parę wodną. Następnie za pomocą kawałka taśmy czujniki usuwane są z formy – w ten sposób otrzymywany jest  elastyczny pasek sensorów, który można przykleić do wybranej powierzchni rośliny. Czujnik szacuje ilość pobieranej wody za pomocą pomiaru zmian przewodności, powodowanych obecnością pary wodnej.

Możliwości dalszego rozwoju urządzenia są szerokie – naukowcy wspominają o otrzymywaniu czujników o bardzo małych rozmiarach, sięgających nawet 1/20 szerokości ludzkiego włosa. Mikroskopijne wymiary czujników mają swoje odzwierciedlenie w ich wrażliwości, dając możliwość odnotowywania nawet niewielkich zmian.

Czujniki mają za sobą pierwsze testy w warunkach laboratoryjnych – dalsze próby mają być wykonywane z wykorzystaniem kukurydzy (naukowcy uzyskali dofinansowanie na badania z U.S. Department of Agriculture’s Agriculture and Food Research Initiative). Patent został zgłoszony, a możliwość komercjalizacji uzyskanych wyników przyznana została start-upowi EnGeniousAg, założonego przez grupę badaczy.

Źródło: Iowa State University, www.3dprint.com
Photo by Hinkle Group on Foter.com / CC BY-NC-SA

Udostępnij.

O autorze

Karolina Przybyszewska

Inżynier z inżynierii biomedycznej i przyszła inżynier z inżynierii materiałowej. Przewodnicząca Studenckiego Koła Naukowego BioMed-Spec, w ramach którego realizuje projekt budowy biodrukarki.