土壤與植物用奈米砷光感知器

摘要

砷是一種慢性毒性重金屬物質，長期攝入會對人體健康造成影響，由於一些人為工業活動的不當排放，部分地區地下水、土壤皆受砷所汙染，而植物生長其中，也會吸收砷進體內，導致人在不知覺的情況下，飲用這些水及食物，導致中毒。新加坡-麻省理工學院科研中心研究團隊發明一奈米級仿生光感知器裝載至植物體內偵測近紅外光變化，藉由簡易電子裝置即可即時得知植物體內的砷含量，過程簡易、耗費低，有望投入應用，縮短檢測流程，大幅降低食安疑慮。

　　砷是一種慢性毒性重金屬物質，可分為有機砷及無機砷兩大類，有機砷對人體危害較小，無機砷對人類影響較大，會造成心血管疾病、出生缺陷、皮膚癌、肺癌、腎臟癌、膀胱癌等等疾病。砷會汙染地下水，藉由地下水滲入土壤，或被植物吸收，進而影響人體健康。由於一些礦業及冶鐵業的活動，不當排放使許多地區遭受砷汙染，1950年代台灣的烏腳病事件就是一個鮮明的例子。【延伸閱讀】利用感測器測量土壤裡的硝酸鹽含量
　　傳統對於植物含砷量的檢測，須自田間採集樣本，進行磨碎、萃取等步驟，再以質譜法 ( Mass spectrometry ) 進行分析，整個過程耗時且繁複，且需許多人力與儀器支援。新加坡-麻省理工學院科研中心( Singapore-MIT Alliance for Research and Technology, SMART ) 研究團隊發明一奈米級仿生光感知器 ( plant nanobionic optical sensor ) 可直接嵌入歐洲鳳尾蕨 ( Pteris cretica ) 內，對植物不會造成任何生長影響，透過近紅外光( Near-infrared fluorescent ) 變化能夠獲得砷含量相關資訊，數據可藉由簡易可攜帶電子裝置如樹莓派( Raspberry Pi platform )等即時獲得，省時、省力且耗費低。
　　目前感知器偵測極限可低至0.2 ppb，較一般偵測器靈敏度多達50倍，除鳳尾蕨之外，團隊也將感知器裝置於稻米、菠菜、蕨類等多項作物，除此之外，團隊強調這是第一篇自活體植物中偵測砷含量的技術，具有潛力協助農業相關研究或應用於環境監測，應用彈性，避免人體在不知情的狀況下，攝入含砷物質，危害健康。

摘要

推薦文章