砷是一種慢性毒性重金屬物質(zhì),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。砷會污染地下水,藉由地下水滲入土壤,或被植物吸收,進而影響人體健康。由于一些礦業(yè)及冶鐵業(yè)的活動,不當(dāng)排放使許多地區(qū)遭受砷污染,1950年代農(nóng)村的烏腳病事件就是一個鮮明的例子。利用感測器測量土壤里的硝酸鹽含量。傳統(tǒng)對于植物含砷量的檢測,須自田間采集樣本,進行磨碎、萃取等步驟,再以質(zhì)譜法( Mass spectrometry )進行分析,整個過程耗時且繁復(fù),且需許多人力與儀器支援。新加坡-麻省理工學(xué)院科研中心研究團隊發(fā)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(nèi),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(guān)資訊,數(shù)據(jù)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于稻米、菠菜、蕨類等多項作物,除此之外,團隊強調(diào)這是篇自活體植物中偵測砷含量的技術(shù),具有潛力協(xié)助農(nóng)業(yè)相關(guān)研究或應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測,應(yīng)用彈性,避免人體在不知情的狀況下,攝入含砷物質(zhì),危害健康。