Piante "bioniche" come sensori ambientali

I biosensori sono il punto di incontro tra biologia e applicazioni in campo ecologico e industriale.

(credit: Christine Daniloff/MIT)

Il concetto alla base di questi sensori è quello di sfruttare la naturale capacità degli organismi di "capire" l'ambiente circostante (fondamentale per la loro esistenza) unendole alla nostra inventiva in modo da creare strumenti di rilevazione utilizzabili per tenere sotto controllo parametri tra i più diversi che vanno dalla comparsa di focolai di incendi alla presenza/carenza di determinate molecole nel terreno.

Un esempio recente delle potenzialità di queste tecniche di bio-hacking viene da uno studio del gruppo di Michael Strano del MIT pubblicato sulla rivista Nature Materials in cui si descrive l'incorporazione di nanotubi fluorescenti basati sul carbonio nelle piante di spinaci.

Nello specifico i ricercatori hanno rivestito i nanotubi di carbonio con peptidi capaci di legare i composti nitroaromatici, e infine hanno incorporato le nanoparticelle sulle foglie delle piante di spinaci.

Se nel terreno in cui si trova la pianta sono presenti molecole nitroaromatiche, queste verranno assorbite dalle radici e una volta raggiunte le foglie ne indurranno la fluorescenza, rilevata da sensori presenti nel campo. Il segnale verrà quindi trasmesso wireless allo smartphone permettendo così una rapida identificazione (e mappatura) delle aree inquinate, siano esse industriali o prossime a incidenti o a sversamenti non autorizzati).

Gli esperimenti in laboratorio hanno dimostrato che sono sufficienti anche solo 10 minuti tra il posizionamento nel terreno inquinato e la comparsa di fluorescenza sulle foglie.

L'idea di una pianta "sentinella" per la presenza di inquinanti
(image credit:ucresearch.tumblr.com)

La tecnologia potrebbe essere utilizzata anche per identificare altri tipi di molecole siano esse correlabili ad esplosivi o armi non autorizzate (il gas sarin ad esempio) che ad inquinanti industriali.

Il problema principale su cui i ricercatori devono lavorare è ampliare l'area "coperta" da ogni singola pianta in modo da favorire un monitoraggio estensivo.

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Fonte
- Nitroaromatic detection and infrared communication from wild-type plants using plant nanobionics
Min Hao Wong et al,  (2017) Nature Materials 16, pp264–272

- Using Spinach to Detect Explosives
engineering.com


- Spinach really IS a super food! Modified leaves are transformed into sensors that can detect landmines
dailymail.co.uk


Per chi volesse approfondire il tema segnalo i libri di due ricercatori di fama internazionale come Daniel Chamovitz della università di Tel Aviv e Stefano Mancuso della università di Firenze.

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