Certificare la qualità di terreno e produzioni agricole attraverso un sensore integrato direttamente alle foglie? Perché no! I ricercatori di SMART hanno progettato dispositivi su nanoscala che, incorporati alle piante, permettono di rilevare in tempo reale i livelli di arsenico nel sottosuolo.

Il team del Disruptive and Sustainable Technologies for Agricultural Precision (DiSTAP), uno dei cinque gruppi di ricerca interdisciplinare del Singapore-MIT Alliance for Research and Technology (SMART), ha realizzato un nuovo tipo di sensore ottico nanobionico. La tecnologia è in grado di riconoscere efficacemente la presenza di metallo pesante nell’ambiente sotterraneo.

La ricerca, apparsa sulla rivista Advanced Materials, è stata condotta da Tedrick Thomaso Salim Lew, laureato presso il MIT, in collaborazione con Michael Strano, professore di ingegneria chimica e ricercatore del DiSTAP, Minkyung Park e Leslie Jianqiao Cui, entrambe laureate al MIT.

“Questo nuovo sensore potrebbe cambiare le regole del gioco, poiché non solo è più efficiente in termini di tempo, ma anche più preciso e più facile da implementare rispetto ai metodi precedenti.”

Professor Michael Strano

L’arsenico è una delle sostanze colpevoli di maggiore contaminazione di alimenti vegetali e colture. La recente scoperta potrebbe rinnovare e apportare migliorie sostanziali alle attività di monitoraggio e controllo. I metodi convenzionali di campionamento esigono tempo e apparecchiature specifiche, mentre i nanosensori del team SMART agiscono in tempo reale e con strumentazioni economiche quali la piattaforma Raspberry Pi.

I nuovi sensori vengono incorporati ai tessuti vegetali, senza che essi subiscano alcun danneggiamento dall’operazione. In questo modo le piante stesse diventano rilevatori autoalimentati di arsenico, segnalandone la presenza attraverso un diverso livello di fluorescenza della nanotecnologia integrata.

I nanosensori ottici hanno permesso di individuare la presenza dell’elemento tossico in riso e spinaci, ma possono essere impiegati anche con diversi tipi di piante. Utilizzando la felce Pteris cretica, specie ipersensibile all’arsenico, il team ha inoltre realizzato un rilevatore in grado di percepire concentrazioni molto basse della sostanza, fino a 0,2 parti per miliardo, laddove il limite regolamentare era di 10 parti per miliardo.

Il mondo agricolo diventa sempre più 4.0, già lo scorso aprile ci siamo occupati del tema con un trattando i dati dell’Osservatorio Smart Agrifood del Politecnico di Milano. Il metodo scoperto dal team di ricercatori di SMART arriva a coniugare in modo impeccabile i potenziali di natura e tecnologia, accostando alle modalità di estrazione delle radici i sensori delle nuove nanoparticelle.

Appare sempre più rilevante la necessità di tracciare gli alimenti per provenienza e qualità, in particolare per segnalare eventuali pericoli di contaminazione. L’arsenico, penetrando nei corsi d’acqua sotterranei e nelle colture alimentari, può a lungo termine causare problemi seri di salute, tra cui lesioni cutanee, tumori e patologie cardiovascolari.

Thomas Selim Law si aspetta che i vantaggi apportati alle rilevazioni dai nanosensori a base vegetale in termini di tempo, costi e manodopera ne garantiranno ampio e proficuo utilizzo in ambito agricolo così come in altri settori.

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