Нанотехнологии разгръщат селското стопанство

Нанотехнологиите: път към устойчиво земеделие

Нанотехнологии разгръщат селското стопанство

Тъй като търсенето на храна в световен мащаб продължава да нараства, технологията става все по-важна за интегрирането на напреднали стратегии в земеделието. Скорошен обзорен документ от UC Riverside подчертава трансформиращия потенциал на нанотехнологиите в селското стопанство.

Вече основна в медицинските приложения за целенасочено доставяне на лекарства, нанотехнологиите биха могли по подобен начин да революционизират земеделските практики чрез прецизно доставяне на агрохимикали на растенията.

„Наноносителите (NCs), които могат прецизно да доставят активни агенти, хранителни вещества и генетични материали в растенията, ще направят селското стопанство по-устойчиво на изменението на климата и устойчиво“, пишат авторите на изследването.

„Като изследователска област, наноземеделието все още се развива, със значителни научни и обществени бариери за преодоляване.“

Разбиране на нанотехнологиите

Нанотехнологиите включват манипулиране на материали в атомен или молекулярен мащаб. За да представим неговия мащаб в перспектива, нанометърът е една милиардна от метъра – приблизително 100 000 пъти по-малък от човешки косъм.

Тази прецизност позволява целево доставяне на съединения в медицината, но приложението му в селското стопанство остава до голяма степен неизползвано.

Спешната нужда от ефективно земеделие

Хуан Пабло Хиралдо, доцент в UC Riverside, участващ в изследването, подчерта неефективността на настоящите земеделски методи.

„Има проучвания, които прогнозират, че ще трябва да увеличим производството на храни с до 60% през 2050 г. спрямо нивата от 2020 г. В момента се опитваме да направим това чрез неефективно доставяне на агрохимикали“, каза професор Хиралдо.

„Половината от всички торове, използвани във фермите, се губят в околната среда и замърсяват подземните води. В случай на често използвани пестициди е още по-лошо. Само 5% достигат планираните цели. Останалите в крайна сметка замърсяват околната среда. Има много място за подобрение.”

С необходимостта производството на храни да се увеличи с до 60% до 2050 г., съществуващият подход е неустойчив. То не само прахосва ресурси, но и влошава замърсяването на околната среда и допринася значително за глобалните емисии на парникови газове.

Иновативни решения от наномедицината

Експертите описаха няколко стратегии от наномедицината, които биха могли да бъдат адаптирани за селското стопанство. Един такъв подход включва покриване на наноматериали със захари или пептиди, които са насочени към специфични протеини върху растителните клетки, насочвайки агрохимикалите точно там, където са необходими, като растителната васкулатура или местата на патогенна инфекция .

„Ние сме пионери в технологиите за целенасочено доставяне, базирани на покриване на наноматериали със захари или пептиди, които разпознават специфични протеини върху растителни клетки и органели“, каза Хиралдо.

„Това ни позволява да вземем съществуващата молекулярна машина на растението и да насочим желаните химикали до мястото, където растението има нужда, например растителната васкулатура, органелите или местата на инфекции с растителни патогени.“

Този метод обещава да подобри устойчивостта на растенията срещу болести и неблагоприятни условия на околната среда като екстремни горещини или висока соленост на почвата.

Ролята на AI в селското стопанство

Прегледът също така изследва използването на изкуствен интелект и машинно обучение за създаване на изчислителни модели на растения, подобни на „дигиталните близнаци“, използвани в медицинските изследвания.

Моделите могат да симулират как хранителните вещества и химикалите се движат в растението, позволявайки проектирането на молекули наноносители, които доставят тези вещества ефективно.

Професор Хиралдо сравнява това със системата AI от филма Iron Man , предоставяйки интелигентно ръководство за проектиране на наночастици за селското стопанство.

„Това е като JARVIS (Просто много интелигентна система) от филма Iron Man. По същество ръководство за изкуствен интелект, което да помогне за проектирането на наночастици със свойства на контролирано доставяне за селското стопанство“, отбеляза Хиралдо. Можем да проследим тези двойни симулации с реални експерименти с растения за обратна връзка относно моделите.“

Бъдещето на нанотехнологиите в селското стопанство

Въпреки обещаващата перспектива, има значителни предизвикателства за преодоляване, преди тези технологии да бъдат напълно внедрени.

Съавторът на изследването, професор Грег Лоури от Carnegie Mellon подчерта техническите препятствия, но остава оптимист за бъдещето на растителните нанобиотехнологии.

„Прецизното доставяне на активни агенти в растенията с активирана наносистема ще трансформира селското стопанство, но има критични технически предизвикателства, които първо трябва да преодолеем, за да реализираме пълния набор от предимствата му“, каза професор Лоури.

„Оптимист съм за бъдещето на подходите на нанобиотехнологиите за растенията и благотворното въздействие, което ще има върху способността ни да произвеждаме устойчиво храна.“

Нанотехнологиите: път към устойчиво земеделие

В крайна сметка нанотехнологиите биха могли да предложат по-екологичен и по-ефективен подход към селското стопанство, минимизирайки въздействието върху околната среда, като същевременно увеличава максимално добивите.

С напредването на тази технология тя може да играе решаваща роля в справянето с двойното предизвикателство на устойчивостта на околната среда и глобалната продоволствена сигурност.

„В този преглед ние твърдим, че могат да се извлекат поуки от наномедицината на бозайниците. По-специално, може да е възможно да се подобри ефективността и ефикасността чрез подобряване на нашето разбиране за това как свойствата на наноносителите влияят върху техните взаимодействия с растителни повърхности и биомолекули и тяхната способност да носят и доставят товари до определени места“, пишат изследователите.

„Необходими са нови инструменти за бърза оценка на взаимодействията NC-растение и за изследване и проверка на гамата от жизнеспособни подходи за насочване в растенията.“

Изследването е публикувано в списанието Nature Nanotechnology.

Последни новини

20:28 Пожарът в Пазарджишко се движи от Априлци към Щърково

20:24 Костадин Костадинов: Тези пожари изписват огнен некролог на България

20:23 Варненци на протест! Скочиха срещу водния режим в района

20:23 Русия за плана на Тръмп за Украйна: Нека бъдем реалисти

20:22 Дърво се стовари върху паркирали автомобили в центъра на Пловдив

20:20 Зеленски агитира Запада: Унищожете руските летища!

20:20 Никога не губете детското като начин, по който можете да гледате на света, каза проф. Величка Минкова на дипломанти от НХА

20:19 Силна градушка и буря връхлетя Монтана

20:18 Конте: Сега започва втората фаза и ще видим кой е достоен за Наполи

20:18 Без промяна в Сирия! Партията на президента Башар Асад спечели парламентарните избори

20:17 Между 15 и 20 са ежедневните сигнали, на които реагират огнеборците в Русе и областта

20:17 МВФ призовава за по-високи данъци в САЩ и за отлагане на понижаването на лихвените проценти

20:15 Много хора почетоха жертвите от атентата в Сарафово

20:15 Москва ни размаха пръст: България да спре да преследва русофили

20:14 НА ЖИВО: Марибор - Ботев Пловдив, съставите

20:13 Синдикатите и правителството в Нигерия се споразумяха за по-висока минимална заплата

20:12 Патрик Виейра се раздели със Страсбург

20:12 Верстапен определи Гран При на Унгария като "критичен момент" за Ред Бул

20:11 Пламен Илиев: Трудно ще станем шампиони

20:10 Поморие се преклони пред Апостола

20:09 Байдън очаква да може да се срещне с Нетаняху следващата седмица, заяви Белият дом

20:08 Петима загинали при руски атаки в Донецка област

20:07 Учени съобщават за седми пациент, вероятно излекуван от вируса ХИВ след трансплантация на костен мозък

20:06 „Горещо и няма въздух“: Защо не работят климатиците в т.нар. германски влакове?

20:04 Турция се сблъска с голям проблем заради изтребителите F-16

20:04 Президентът на Косово е обсъдила евроатлантическата интеграция на Косово с германския канцлер Олаф Шолц

20:04 Дигитализация на устройственото планиране и инвестиционното проектиране предлага със законови промени ПП-ДБ

20:04 Официално: Септември продаде голям талант в хита в Ла Лига

20:04 Спортни новини на NOVA (18.07.2024)

20:03 Специално приложение за efbet Лига

Последни новини 0