Магнитные растительные биороботы эффективно удаляют пестициды и тяжёлые металлы

Биогибридные микро/нанороботы, объединяющие биологические объекты с искусственными наноматериалами, обладают большим потенциалом в биотехнологии. Однако обычные методы физической гибридизации могут приводить к закупоркам и повреждению биологических интерфейсов, мешая оптимальному использованию природных способностей.

В новом исследовании Химико-технологического университета в Праге продемонстрировано удаление пестицида хлорпирифоса с помощью роботов на основе растений. Для создания магнитных растительных биороботов исследователи культивировали растительные каллусы на среде, содержащей ферромагнитный материал (оксид железа). Этот материал поглощался клетками растений во время их роста. Более того, эти материалы не были токсичны для каллусов, обеспечивали структурную стабильность и усиливали рост каллуса.

Растительные роботы показали скорость роста 460% и отличную эффективность удаления хлорпирифоса — 80%. Эти результаты позволяют предположить, что магнитные растительные биороботы могут эффективно использоваться не только для удаления пестицидов, но и тяжёлых металлов. Кроме того, они являются отличными кандидатами для очистки загрязнённой воды.

В исследовании, опубликованном в NPG Asia Materials, учёные показали, что магнитные растительные биороботы, созданные путём инженерного культивирования каллусов томата в присутствии наночастиц оксида железа (Fe₂O₃), способны к активному движению и направленному управлению под действием поперечного вращающегося магнитного поля.

Наночастицы оксида железа транспортировались через среду для роста клеток, а затем поглощались клетками растительной ткани, придавая биороботу магнитную функцию. Более того, ионы железа поддерживают рост клеток каллуса, что приводит к включению наночастиц и обеспечивает более быстрый рост и структурно компактную текстуру.

Магнитные растительные биороботы продемонстрировали быстрое и эффективное удаление хлорпирифоса — опасного нервно-паралитического агента, вызывающего тяжёлую острую токсичность, — и последующее извлечение с помощью внешнего магнитного поля. Представленные экологически чистые растительные биороботы показали свой потенциал в биомедицинских и экологических приложениях.

«Большое преимущество этих магнитных растительных биороботов — простота их приготовления. Эту процедуру можно легко масштабировать», — говорит профессор Мартин Пумера, доктор наук.