奈米感應器協助即時偵測植物中鐵含量
2025/07/21 @國際
摘要
新加坡-麻省理工學院研究團隊開發一種近紅外光螢光奈米感測器，能夠在活體植物中即時分辨並監測二價和三價鐵的含量，將有助於探討植物養分吸收、優化施肥策略並減少環境影響。
示意圖
鐵是植物的必要營養元素之一，為光合作用、呼吸作用、酵素功能、氧化還原反應的重要因子，主要以二價鐵Fe(II)、三價鐵Fe(III)兩種形式存在，而植物僅能利用Fe(II)，測量兩種形式的鐵含量可以了解鐵的吸收效率，有助於營養診斷以達到精準的施肥策略，避免資源浪費及環境影響，同時提高作物生產力，然而傳統方式僅能測量植物的總鐵含量。由新加坡-麻省理工學院研究與技術聯盟(Singapore-MIT Alliance for Research and Technology, SMART)旗下研究團隊開發的一種近紅外光螢光奈米感測器，能夠在活體植株中即時監測並分辨兩種型態的鐵含量。
研究人員利用電暈相分子識別平臺(Corona Phase Molecular Recognition, CoPhMoRe)開發高選擇性的螢光反應，隨後將單壁碳奈米管(single-walled carbon nanotubes, SWNT)包裹於帶負電之螢光聚合物中，製成靈敏度佳、透明的新型奈米感測器，盡可能減低對於植物體的影響干擾，置入植物組織後感測器與Fe(II)、Fe(III)作用並發出不同近紅外光螢光訊號，以便即時追蹤兩種鐵離子的動態及化學變化。奈米碳管感測器為研究植物代謝、養分運輸、逆境反應等領域提供強大的工具，有助於優化肥料使用、降低栽培成本及過度使用化肥造成的環境影響，研究人員正致力於將該技術整合至水耕或慣行農業的肥培管理系統中，並擴展其功能以檢測其他必要元素，旨在提升肥培管理的精準度及效率，促進農業永續發展。
【延伸閱讀】- 奈米感測器將能應用於檢測區分植物激素激勃素(gibberellin)
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