ナノ針を用いた精密農薬投与法の開発(Will vegetables of the future be fortified using tiny needles?)

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2025-04-29 マサチューセッツ工科大学(MIT)

マサチューセッツ工科大学(MIT)の研究チームは、シルク製の中空マイクロニードルを用いて、植物に直接栄養素や農薬を供給する新技術を開発した。この技術は、散布による無駄や環境負荷を削減し、作物の栄養強化や健康モニタリングも可能とする。研究では、鉄欠乏症のトマトに鉄を供給し、さらにビタミンB12を果実に注入して移行を確認。加えて、カドミウム汚染を受けた植物では、15分以内に毒素検出ができた。将来的には農業機械やロボットへの応用も見込まれ、持続可能な農業への貢献が期待されている。

<関連情報>

植物における高スループット微量栄養素送達と連続樹液モニタリングのための絹マイクロニードルのナノ加工 Nanofabrication of silk microneedles for high-throughput micronutrient delivery and continuous sap monitoring in plants

Yunteng Cao,Doyoon Kim,Sally Shuxian Koh,Zheng Li,Federica Rigoldi,Julia Eva Fortmueller,Kasey Goh,Yilin Zhang,Eugene J. Lim,Hui Sun,Elise Uyehara,Raju Cheerlavancha,Yangyang Han,Rajeev J. Ram,Daisuke Urano & Benedetto Marelli
Nature Nanotechnology  Published:29 April 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41565-025-01923-2

ナノ針を用いた精密農薬投与法の開発(Will vegetables of the future be fortified using tiny needles?)

Abstract

Biomaterials bridging the biotic–abiotic interface in plants offer the opportunity to precisely deliver agrochemicals and continuously monitor plant health, with the goals of increasing resilience to climate change, enhancing crop production and mitigating environmental impact. In this study we report the manipulation of silk fibroin assembly with inorganics nucleation at their phase front to nanomanufacture porous and hollow microneedles that can be interfaced with plants. Plant growth analysis and quantification of wounding gene expression show a non-significant systemic wounding response to the injection of silk microneedles in tomato plants. Microneedles with a hollow structure enable the systemic delivery of plant micronutrients to treat chlorosis in tomato plants and crop biofortification through transport of human micronutrients injected in the petiole and loaded into tomato fruits. Hollow microneedles also provide access to plant vasculature for sap sampling, enabling continuous monitoring and early detection of phytoaccumulation of environmental contaminants such as cadmium.

1204農業及び蚕糸
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