Raziskovalci na Univerzi v Delawareu so zagotovili prvi eksperimentalni dokaz, da lahko rastline sprejmejo nanodelce in jih kopičijo v svojih tkivih.
Laboratorijska študija, ki je vključevala bučne rastline, kaže na možno pot za vstop nanodelcev v prehranjevalno verigo. Raziskava razkriva tudi nov eksperimentalni pristop za preučevanje nanodelcev in njihovih možnih vplivov.
Yan Jin, profesor fizike tal na Visoki šoli za kmetijstvo in naravne vire Univerze v Delawareu, in John Xiao, profesor fizike in astronomije na Visoki šoli za umetnost in znanost, sta vodila študijo v sodelovanju s kolegi Jung- Young Lee in Harsh Bais na Biotehnološkem inštitutu Delaware, glavnem raziskovalnem centru na Univerzi v Delawareu.
Rezultati so bili objavljeni v naslovnem članku v Journal of Environmental Monitoring in so bili poudarjeni tudi v Chemical Biology, reviji Royal Society of Chemistry.
Nanodelci so koščki kemikalij, tisočkrat manjši od človeške celice. Medtem ko se nanodelci naravno pojavljajo v okolju, se vse pogosteje proizvajajo za uporabo v elektroniki do kozmetike, gorivnih celic do medicinskih postopkov.
Vendar tveganja za zdravje ljudi in okolja, povezana s temi drobnimi inženirskimi delci, niso dobro znana. Ker lahko kemične spojine pri tako zmanjšani velikosti prevzamejo različne lastnosti – na primer svinec v svinčniku po poročanju postane močnejši od jekla – obstaja zaskrbljenost, da bi te nevidne delce zlahka vdihnili ljudje in živali, s škodljivimi ali strupenimi učinki.
»Rastline služijo kot temelj prehranjevalne verige,« je poudaril Jin, ki je bil pred kratkim imenovan za člana Soil Society of America.“Dokazali smo to možno pot za nanodelce v okolju – ali predstavlja potencialno škodo zdravju ljudi, je odvisno od številnih dejavnikov. To je predhodna študija, za katero upamo, da bo spodbudila dodatne interdisciplinarne raziskave znanstvene skupnosti."
Raziskovalci so za študijo izbrali buče, je dejal Jin, ker vzamejo veliko vode in jih je enostavno gojiti.
Rastline so gojili hidroponično v vodnem mediju, ki so mu dodali nanodelce železovega oksida ali magnetita, magnetne oblike železove rude.
Po 20 dneh rasti smo rastline razrezali na koščke in posušili v vakuumskem eksikatorju. Nato so uporabili magnetometer za ugotavljanje, ali je rastlina absorbirala katerega od delcev.
»Naša študija je bila najslabši scenarij, da bi preizkusili izvedljivost našega pristopa, da bi lahko zaznali delec,« je dejal Xiao. "Resnično ponuja novo tehniko za tovrstne raziskave."
Xiao, ki vodi Center za spintroniko in biodetekcijo na Univerzi v Delawareu, je opozoril, da je magnetometer, uporabljen v njegovih raziskavah fizike, podoben slikanju z magnetno resonanco (MRI), ki uporablja močno magnetno polje in radijsko frekvenco. impulzi za ustvarjanje podob notranjih struktur v človeškem telesu.
Magnetometer je posušene bučne rastline izpostavil nizkofrekvenčni monotoni, da bi jih vibrirali. Vibracija je razkrila vsak majhen delec magnetitnega edinstvenega magnetnega signala in s tem natančno lokacijo znotraj rastline.
Raziskovalci so ugotovili, da v njihovih začetnih presejalnih testih v rastlinah fižola lima niso odkrili nobenih magnetnih signalov v primerjavi z močnimi signali v bučnih rastlinah, kar kaže, da imajo različne rastline različne odzive na nano velike delce.
Poleg tega, medtem ko so buče preučevali predvsem v vodnih medijih, so raziskovalci testirali tudi rastline v pesku, ki so mu dodali nanodelce, kjer je bilo malo vnosa, in v tleh, kjer nanodelcev sploh ni bilo., glede na Jin.
Jin je opozorila, kako pomembno je bilo interdisciplinarno sodelovanje za raziskavo, in dejala, da upa, da bodo rastlinski znanstveniki in molekularni biologi vključeni v prihodnje študije, da bi videli, kako nanodelci dejansko pridejo v rastline.
»Nekateri verjamejo, da je to pasiven proces; drugi so prepričani, da je aktiven, «je dejal Jin. "Lahko bi obstajale tudi druge smeri raziskav," je opozorila.
»To je kot pregovor, ki ga imamo v kitajščini,« je dodal Jin. "Vrečeš opeko in upaš, da boš pritegnil žad."
Pregovor, ki je kitajski način izkazovanja ponižnosti, kaže govornikovo upanje, da bodo drugi izboljšali idejo.
"Poudariti želimo, da je naša študija zelo predhodna, in upamo, da bo spodbudila več raziskav na tem področju," je dejala.
Projekt je financiral Eksperimentalni program Delaware za spodbujanje konkurenčnih raziskav (EPSCoR), ki ga podpirata Nacionalna znanstvena fundacija in država Delaware.
Jin in Xiao sta pred kratkim prejela tudi donacijo STAR Agencije za varstvo okolja za preučitev usode in transporta načrtovanih nanodelcev v poroznih medijih, vključno s prstjo in podzemno vodo.
