Как правило, значительная часть химикатов, применяемых в сельском хозяйстве, теряется: испаряется, уходит в грунтовые воды или попадает в воздух. Новая разработка позволяет избежать этих потерь. Микроиглы из биосовместимого шёлка внедряются прямо в сосудистую ткань растения и постепенно высвобождают полезные вещества — именно там, где они нужны.
Иглы создаются из фиброина — белка, получаемого из шёлковых коконов. Он прочный, но при этом биоразлагаемый, что делает технологию экологичной. Внутри каждой иглы — полость, в которую можно поместить раствор с микроэлементами. После введения иглы медленно растворяются, не оставляя следов и не мешая технике при уборке урожая.
Команда исследователей во главе с профессором Бенедетто Марелли протестировала систему на томатах, страдающих от хлороза (дефицита железа). После введения микроигл с железом пожелтевшие растения восстановились — и всё это без повреждений стебля.
Более того, технология позволяет обогащать фрукты и овощи витаминами, которые они обычно не содержат. В одном из экспериментов в стебли томатов ввели витамин B12 — и он успешно проник в плоды. Это может стать прорывом для сторонников растительной диеты, которым трудно получать этот витамин из пищи.
Микроиглы можно использовать не только для доставки веществ, но и для анализа сока растения. Это даёт возможность отслеживать содержание тяжелых металлов, например кадмия, всего через 15 минут после их попадания в растение. Такие сенсоры позволяют выявлять стресс у растений ещё до появления видимых признаков, таких как пожелтение листьев, и оперативно принимать меры.
В перспективе технологию планируют автоматизировать: иглы можно будет устанавливать с помощью роботов, дронов или тепличных манипуляторов. В сочетании с системами точного земледелия это позволит фермеру управлять питанием растений с высокой точностью и минимальными затратами.
Производство микроигл дешёвое и масштабируемое: формы можно использовать многократно, а стоимость сырья — всего несколько центов за штуку. По расчётам, одна теплица может окупить оборудование за сезон, если урожайность вырастет хотя бы на 5%.
Исследователи уже обсуждают с семеноводческими компаниями возможность интеграции игл в системы пересадки рассады. В дальнейшем эту технологию можно адаптировать для доставки вакцин в растения, стимуляторов роста для деревьев или мониторинга теплового стресса на рисовых полях.
Если масштабные полевые испытания подтвердят успех лабораторных, совсем скоро мы сможем есть помидоры, которые «впитали» витамины прямо с ветки — без добавок и переработки.
