土壤與植物用奈米砷光感知器
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文章來源 : 農業科技決策資訊平台 2021-01-22
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。
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