نانوحسگرهایی که به کمک گیاهان آمده اند

علم نانو یکی از علومی است که در سال های اخیر کاربرد آن توسعه پیدا کرده و بهره وری را در بخش های مختلف تولیدی و خدماتی افزایش چشمگیری داده است.

به گزارش خبرنگار مهر، نوآوری در کشاورزی با توجه به پیش آمدن چالش‌های جهانی از جمله رشد جمعیت، تغییرات آب و هوا و دسترسی محدود مواد مغذی مهم گیاه مانند فسفر و پتاسیم از اهمیت برخوردار است. فناوری نانو که برای تولید محصولات کشاورزی اعمال می‌شود می‌تواند در رفع این مشکلات، نقشی اساسی داشته باشد. یکی از کاربردهای ویژه نانومواد در کشاورزی به کاهش کاربردهای محصولات محافظت از گیاهان، به حداقل رساندن اتلاف مواد مغذی در کوددهی و افزایش بازده از طریق مدیریت بهینه مواد مغذی است. محمدجواد شریفی از کارشناسان حوزه مکانیزم کشاورزی درباره کمک علم نانو به بهره وری در بخش کشاورزی به مهر گفت: علم و فناوری نانو عبارت است از توانایی به دست گرفتن کنترل ماده در ابعاد نانومتری (مولکولی) و بهره برداری از خواص و پدیده‌های این بعد در مواد و سیستم‌های نوین. این تعریف ساده خود دربرگیرنده معانی زیادی است که به عنوان مثال فناوری نانو در آینده در برگیرنده همه فناوری‌های امروزی خواهد بود و به جای رقابت با فناوری‌های موجود مسیر رشد آنها را در دست می‌گیرد.

وی افزود: ورود فناوری نانو به عرصه کشاورزی، نوید تحولی عظیم و بنیادی را در آنها می‌دهد این تحول می‌تواند جهان را از نظر اقتصادی و علمی دچار تغییرات فراوانی کند.

وی ادامه داد: از کاربردهای عمده این فناوری در کشاورزی و صنایع وابسته می‌توان به تولید نانو ذرات از DNA، ساخت بسته بندی‌های جدید متناسب با تغییرات غذا، تولید حسگرهای زیستی جدید جهت شناسایی پاتوژن ها، نانوغذاها، انتقال سلولی تولید آنزیم‌هایی با ویژگی خاص نانو، نانو کریستال‌ها، نانو کاتالیست ها، استفاده از نانو تیوپ ها در غذا، تولید غذاهای سالم و جداسازی فاکتورهای ضدتغذیه ای از آنها، تولید غذاهایی با ارزش تغذیه‌ای بالا و منابع محدود تولید داروهای گیاهی جدید اشاره کرد.

وی اضافه کرد: تولید سموم و کودهای نانو مقیاس و با دوام، اثرگذاری بیشتر تبدیل مواد زائد کشاورزی به ذرات با مقیاس نانو برای استفاده در صنایع میکرو با حساسیت بالا و نانو کامپوزیت‌ها فناوری نانو یک مهندسی نوین و توانا است که پتانسیل تسریع انتقال ما را از وضعیت موجود به صنایع پایدار آینده را دارد که برخی از جنبه‌های مختلف کاربرد فناوری نانو در علوم کشاورزی و صنایع وابسته کاربردهای فناوری نانو در شاخه‌های مهندسی کشاورزی بررسی و ارائه شده است.

نانو در شاخه‌های مختلف کشاورزی

شریفی در ادامه سخنان خود با بیان اینکه فناوری نانو هیچ زمینه علمی را به حال خود رها نکرده است، گفت: علوم کشاورزی هم از این قاعده مستثنا نبوده تا کنون کاربردهای متعددی از فناوری نانو در کشاورزی، صنایع غذایی و علوم دامی مطرح شده است.

وی گفت: میان فناوری نانو و علوم کشاورزی در زمینه‌های ایجاد امنیت در کشاورزی و سیستم‌های تغذیه‌ای، ایجاد سیستم‌های هوشمند برای پیشگیری و درمان بیماری‌های گیاهی، خلق وسایل جدید برای پیشرفت در تحقیقات، بیولوژی و سلولی قابل بررسی است. بازیافت ضایعات حاصل از محصولات کشاورزی از بین تدابیر موجود در مدیریت آفات کشاورزی و استفاده از آفت کش‌ها و سموم سریع‌ترین و ارزان‌ترین روش برای واکنش به یک وضعیت اضطراری است.

این کارشناس حوزه کشاورزی تصریح کرد: در حال حاضر روش‌های کنترل زیستی بسیار هزینه بر بوده و روش‌هایی که با کمک علم نانو انجام می‌شود کنترل آفت از طریق یکی از دشمنان طبیعی آن آفت صورت می‌گیرد.

مزایا و معایب آفت کش‌ها

شریفی با اشاره به اثرات سو آفت کش‌ها عنوان کرد: امروز مصرف بی رویه آفت کش‌ها مشکلات زیادی را ایجاد کرده‌اند این مشکلات شامل اثرات سو بر سلامت انسان (ایجاد مسمومیت‌های حاد یا بیماری‌های مزمن)، تأثیر این مواد بر حشرات گرده افشان و حیوانات اهلی مزارع و همچنین ورود این مواد به آب و خاک و تأثیر مستقیم و غیرمستقیم آن در این نظام‌های زیستی است.

وی افزود: همچنین مصرف بی رویه آفت کش‌ها محصولات کشاورزی را نیز به منبع ذخیره سم تبدیل می‌کند.

کاربردهای نانو در زراعت

شریفی با بیان اینکه کشاورزی دقیق یک نوع نگرش جدید در مدیریت مزرعه است، یادآور شد: امروز با استفاده از نانوحسگرها مشخص می‌شود که هر قسمت کوچک از مزرعه به چه میزان عناصر غذایی و سم نیاز دارد و بدین وسیله از آلودگی محیط زیست جلوگیری کرده، سلامت محصولات و افزایش بازده اقتصادی را ممکن می‌کند.

وی اظهار کرد: نانوحسگرها می‌توانند با کنترل دقیق و گزارش دهی به موقع نیازهای گیاهان به مرکز پردازش اطلاعات سیستم را در نگهداری محصولات یاری کند.

نانوها در گیاه پزشکی

شریفی در ادامه به علم گیاه پزشکی اشاره کرد و گفت: علم گیاه پزشکی از پیشرفت‌هایی که فناوری نانو به ارمغان آورده است بی بهره نمانده است.

وی گفت: فناوری نانو می‌تواند علم گیاه پزشکی را دگرگون کند. دستاوردهای جدید ناشی از فناوری نانو مانند تیمار مولکولی بیماری‌ها، ردیابی سریع بیماری‌ها، افزایش توانمندی گیاهان برای جذب مواد غذایی همگی از عوامل تحول زا در بهبود کارایی علم گیاه پزشکی به شمار می‌روند.

وی تصریح کرد: در حال حاضر بیماری‌های گیاهی از روی علائم مانند تغییر رنگ یا تغییر شکل اندام‌ها شناسایی می‌شوند اما مسئله اینجاست که این علائم مدت‌ها پس از ورود عامل بیماری به بافت گیاه بروز می‌کنند؛ به همین دلیل با سریع‌ترین اقدام‌ها برای جلوگیری از شیوع بیماری، باز هم مقداری از محصول از بین می‌رود از این رو نیاز به ابزاری که به کمک آن بتوان در همان مراحل ابتدایی ورود عامل بیماری، آن را کنترل و مهار کرد بسیار ضروری به نظر می‌رسد.

این کارشناس حوزه کشاورزی در پایان یادآور شد: حسگرهای هوشمند و سیستم‌های حمل هوشمند به منظور ردیابی و مبارزه سریع و مفید با ویروس‌ها و سایر عوامل بیماری زا گیاهی به کار می‌روند. نانوحسگرهای زیستی، ابزارهایی هستند که از تلفیق ابزارهای شیمیایی، فیزیکی و زیستی به دست آمده‌اند. این حسگرها شامل ترکیبات زیستی مانند یک سلول، آنزیم و یا آنتی بادی متصل به یک مبدل انرژی هستند و قادر خواهند بود که تغییرات ایجاد شده در مولکول‌های اطراف خود را گزارش دهند.