Schematische illustratie van verwijdering van chloorpyrifos door aangedreven magnetische plantenbiobots (MPB’s) onder een transversaal roterend magnetisch veld. Credit: NPG Azië-materialen (2022). DOI: 10.1038/s41427-022-00425-0
Biohybride micro/nanorobots die biologische entiteiten integreren met kunstmatige nanomaterialen hebben een groot potentieel getoond op het gebied van biotechnologie. Veelgebruikte fysieke hybridisatiebenaderingen kunnen echter leiden tot blokkades en schade aan biologische interfaces, waardoor de optimale benutting van natuurlijke vermogens wordt belemmerd.
In een nieuwe studie van de Universiteit van Chemie en Technologie in Praag werd de verwijdering van het pesticide chloorpyrifos aangetoond met behulp van plantaardige robots. Om magnetische plantenbiobots te produceren, kweekten onderzoekers plantcalli op media die ferromagnetisch materiaal bevatten. Dit materiaal (ijzeroxide) werd tijdens hun groei in de plantencellen opgenomen. Bovendien waren deze materialen niet giftig voor plantcalli, wat structurele stabiliteit verschafte en de callusgroei versterkte.
De op planten gebaseerde robots hadden een groeisnelheid van 460% en een uitstekende verwijderingsefficiëntie van 80% voor chloorpyrifos. Deze resultaten suggereren dat magnetische plantenbiobots niet alleen effectief kunnen worden gebruikt voor het verwijderen van pesticiden, maar ook voor het verwijderen van zware metalen. Bovendien zijn magnetische plantenbiobots uitstekende kandidaten om vervuild water te saneren.
In deze studie, nu gepubliceerd in NPG Azië-materialentoonden de onderzoekers aan dat magnetisch aangedreven plantenbiobots, die gebruik maken van tomaten-callus-cultuurtechniek in de aanwezigheid van ijzeroxide-nanodeeltjes, in staat zijn tot actieve beweging en directionele geleiding onder een transversaal roterend magnetisch veld.
De ijzeroxide-nanodeeltjes werden door de celgroeimedia getransporteerd en vervolgens opgenomen in de plantenweefselcellen, waardoor de plantenbiobot een magnetische functie kreeg. Bovendien ondersteunen ijzerionen de groei van calluscellen, wat resulteert in de opname van nanodeeltjes en een snellere groei en structureel compacte textuur mogelijk maakt.
De magnetische plantenbiobots toonden een snelle en efficiënte verwijdering van chloorpyrifos, een gevaarlijk zenuwgas dat ernstige acute toxiciteit veroorzaakt, en herstel met behulp van een extern magnetisch veld. De hier beschreven milieuvriendelijke plantenbiobots hebben hun potentieel aangetoond in biomedische en milieutoepassingen.
“Het grote voordeel van deze magnetische plantenbiobots is hun eenvoudige voorbereiding. Deze procedure kan eenvoudig worden opgeschaald”, zegt Prof. Martin Pumera, Ph.D.
Su-Jin Song et al, Engineered magnetische plantenbiobots voor verwijdering van zenuwgas, NPG Azië-materialen (2022). DOI: 10.1038/s41427-022-00425-0
Geleverd door de Universiteit van Chemie en Technologie Praag
