Argus: Bitkilerdeki Nanosensorler ile Su Kalitesi İzlemesi

Harpreet Singh Sareen, Çevre Kirliliğini Algılayan Biyo-Hibrit Bitkiler Tasarladı

Argus projesi, Flint su krizi, New Jersey okul su sorunları, Austin Mart 2019 su uyarısı gibi çevresel felaketlerden esinlenmiştir. Mevcut eğilimler, su kaynaklarında bulunan kirleticilerin genellikle çok geç tespit edildiğini ve bu durumun ölümcül sonuçlara yol açabildiğini göstermektedir. Argus, elektriksiz ve sürekli bir su izleme platformu sağlayarak bu sorunu çözmeyi hedefliyor.

Argus, yapraklarına enjekte edilen 2nm büyüklüğünde nanosensorler sayesinde ağır metal kirliliğini sürekli izleyen bir bitkidir. Bu sensorler, bitkinin hücrelerarası boşluğunda kalır. Bir bitki, çevresindeki suyu sürekli örnekler ve bu suyla birlikte gelen her türlü kirleticiyi de örnekler. Bu şekilde ağır metal toksisitesini tespit etme yöntemi, mevcut laboratuvar yöntemlerinin aksine gerçek zamanlıdır ve görünür bir çıktıyı 15 dakika ila 2 saat içinde gösterir.

Argus, su içindeki Kurşun (Pb2 Ağır Metal) tespit eden DNA nanosensorleri içeren bir bitkidir. Bu yeni yöntem, canlı bitkilerin su içindeki Kurşun'u optik olarak okumasını sağlar. İlk olarak, yaprakların içinde sensor assay olarak DNAZyme kullanılır. Bu çift sarmallı DNA, Pb2 ile temas ettiğinde tek sarmallı DNA'ya ayrılır ve tek duvarlı karbon nanotüplere bağlanır. Pb2 iyonlarının tanıtılmasının ardından, floresan çıktı söndürülür ve bu azalma, Kurşun (II) konsantrasyonuna orantılıdır.

Argus, nanosensorleri yapraklarının içine enjekte edilmiş bir bitkidir. Bir bitki, elektrik olmadan yirmi dört saat çalışan doğal bir motor gibidir. Sürekli olarak su örnekler ve bu sırada her türlü kirleticiyi de örnekler. Nanosensorlerimiz, bitkinin üzerinde belirli bir ışık dalga boyunda görünür bir parıltı üretir. Çevreden gelen kurşun kirleticileri nanosensorlerle temas ettiğinde, bu parıltı kaybolur ve çevrede kirleticiler olduğunu gösterir.

Argus projesi 2017'de başlatıldı ve 2019'da tamamlandı. Dünya çapında, Science Gallery Bangalore, Future of Everything WSJ Festival in NYC gibi yerlerde sergilendi. Endüstriyel atık yönetimi, birçok bölgedeki nehirlerin su kalitesinin azalmasına yol açmıştır. Mevcut su kalitesi izleme süreçleri gerçek zamanlı değildir. Geleneksel sensörlerimiz tamamen sentetik ve yapay tekniklere dayanmaktadır. Biz, bir bitkinin doğal sistemine ek olarak yardımcı algılama sağlayan yeni nanosensorler öneriyoruz. Bu nanosensorler, bir bitkinin nehir yataklarındaki doğal işlevine dayanarak su içindeki kurşunu optik olarak okur.

Argus, dünyanın ilk elektriksiz su izleme platformunu yaratmak için aşılması gereken bir dizi zorluğu aştı. Mevcut olarak, Kurşun toksisitesi izlemesi için gerçek zamanlı off-the-shelf sensörler bulunmamaktadır. Örnek testi yaklaşık 1 ila 2 hafta sürmektedir. Bitkilerin içindeki kimyasal sensörlerin de dijital dünya ile dijital bir bağlantıya ihtiyacı vardı. Bu sensör düzeni, bir bitkinin bir motor gibi hareket etmesine dayandığı için elektrik kullanmamalıydı. Bu süreç, suyu gün boyunca örnekleyebilir.

Argus, yapraklarının içindeki nano sensörlerle suyu ağır metal kirleticileri için sürekli izleyen bir bitkidir. Nanometre ölçeğinde kimyasal tabanlı sensörler, basınç enjeksiyonu ile yaprakların içine enjekte edilir. Bu sensörler, bir bitkinin yaprağı üzerinde görünür bir parıltı üretir. Argus, bir biyo-hibrit bitki, doğal olarak çevredeki suyu örnekler ve onunla birlikte gelen her türlü kirleticiyi de örnekler. Çevreden gelen kurşun kirleticileri bu sensörlerle temas ettiğinde, floresans söndürülür ve çevrede kirleticiler olduğunu gösterir.

Argus tasarımı, 2021'de A' Cybernetics, Prosthesis and Implant Design Ödülü'nde Gümüş ödül kazandı. Gümüş A' Design Ödülü, üst düzey, yaratıcı ve profesyonel olarak dikkat çeken tasarımlara verilir. Bu tasarımlar, güçlü teknik özellikleri ve harika sanatsal becerileri ile hayranlık uyandırır, mükemmel bir seviyede kalite sergiler ve olumlu duygular, hayranlık ve merak uyandırır.