Фото: із відкритих джерел
Дослідники розробили неруйнівний ратіометричний оптичний нанодатчик, який вибірково визначає фузарову кислоту — ранній біомаркер інфекції Fusarium — безпосередньо в живих рослинах. Рішення поєднали з мікроголковими патчами для мінімально інвазивного відбору міжклітинної рідини.
Про це повідомляє сайт Аграрії разом з посиланням на Agropages.
Рання діагностика грибних інфекцій у посівах критично важлива для зменшення втрат урожаю, однак більшість наявних підходів до виявлення патогенів спираються на руйнівні аналізи, які погано підходять для моніторингу in situ. Серед значущих збудників Fusarium є одним із найнебезпечніших для сільського господарства, а фузарова кислота (FA), яку продукують ці гриби, розглядається як ключовий біомаркер ранньої інфекції.
У роботі, про яку повідомляє Agropages, дослідники представили неруйнівний ратіометричний оптичний нанодатчик для селективного визначення FA в живих рослинах. Його основа — вуглецеві квантові точки з агрегаційно-індукованою емісією, інтегровані в каркас на базі цеолітного імідазолатного фреймворку (CD@ZIF-8).
Як працює ратіометричне зчитування
Ключова ідея — отримати два флуоресцентні сигнали з різною поведінкою, щоб мати «самореференс» і зменшити вплив зовнішніх факторів на вимірювання. Для цього дослідники раціонально налаштували баланс між диспергованими та агрегованими вуглецевими точками всередині матриці ZIF-8 і сформували двоемісійний нанодатчик із виразними синім і червоним флуоресцентними каналами.
За наявності фузарової кислоти взаємодія FA з CD@ZIF-8 призводить до гасіння синього випромінювання, тоді як червона агрегаційно-індукована емісія залишається стабільною. Саме співвідношення цих двох сигналів і використовується як селективний ратіометричний показник наявності FA.
Мікроголкові патчі для відбору міжклітинної рідини
Щоб перенести сенсор у формат, придатний для роботи з рослинами, CD@ZIF-8 інтегрували в рослинно-сумісні мікроголкові патчі. Такий підхід дає змогу мінімально інвазивно відбирати міжклітинну (інтерстиціальну) рідину рослини та проводити визначення FA без руйнування тканин.
За даними опису дослідження, платформа дозволяє виявляти FA у культурах, інфікованих Fusarium, ще до появи видимих симптомів, а також відрізняти грибний стрес від абіотичних і бактеріальних стресів.
Що це може означати для агровиробництва
Неруйнівна діагностика з самореференсним зчитуванням потенційно може бути корисною для раннього нагляду за хворобами в системах точного землеробства, де важливі часті вимірювання без відбору та знищення зразків. У фокусі — раннє виявлення фузарієвих уражень за біомаркером фузарової кислоти без очікування на візуальні прояви.
Технічні характеристики та параметри
- Цільовий аналіт/біомаркер: фузарова кислота (FA), пов’язана з ранньою інфекцією Fusarium.
- Сенсорний матеріал: вуглецеві точки з агрегаційно-індукованою емісією, інтегровані в ZIF-8 (CD@ZIF-8).
- Принцип детекції: ратіометричне (двоканальне) флуоресцентне зчитування.
- Оптична відповідь на FA: гасіння синьої емісії при стабільній червоній агрегаційно-індукованій емісії.
- Форм-фактор для рослин: мікроголкові патчі для мінімально інвазивного відбору інтерстиціальної рідини.
- Заявлені можливості: виявлення до появи видимих симптомів; розрізнення грибного ураження від абіотичних і бактеріальних стресів.