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Biologisch abbaubare Sensoren an Pflanzen erkennen Pestizide in drei Minuten
Forscher des São Carlos Instituts für Physik der Universität São Paulo (IFSC-USP) in Brasilien haben biologisch abbaubare, tragbare Sensoren für Pflanzen entwickelt, die Pestizide in nur etwas mehr als drei Minuten nachweisen können.
Um ein Pestizid zu identifizieren, muss der Sensor über einem Wassertropfen auf der Pflanzenoberfläche angebracht werden, da die Leitfähigkeit der Elektrode von einer wässrigen Lösung abhängt. Foto: Infografik zur Funktionsweise des Sensors/Biosensoren und Bioelektronik: X
Unter der Leitung des Wissenschaftlers Paulo Augusto Raymundo-Pereira entwickelte das Team flexible Sensoren aus Kohlenstofftinte, die auf transparente Celluloseacetat-Biokunststoffe aus Pflanzenabfällen gedruckt wird.
Im Gegensatz zu herkömmlichen tragbaren Geräten aus erdölbasierten Kunststoffen sind die neuen Sensoren biologisch abbaubar, leicht, ungiftig und passen sich unebenen Pflanzenoberflächen an.
Die Geräte können direkt an Blättern, Stängeln und Rinde angebracht werden, um Pflanzengesundheitsindikatoren wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Austrocknung, Krankheiten, Nährstoffgehalt und Pestizidbelastung in Echtzeit zu überwachen.
Jede Sensorplattform enthält zwei Analyseeinheiten, die drei Pestizidklassen – Diquat, Carbendazim und Diphenylamin – in einem einzigen Test mittels elektrochemischer Verfahren nachweisen können. Die vollständige Analyse dauert drei Minuten und 28 Sekunden.
Laut den Forschern kostet die Herstellung eines Einwegsensors weniger als einen Cent, wodurch sich die Technologie für den großflächigen Einsatz in der Landwirtschaft eignet.
Die Messungen erfolgen direkt auf der Pflanzenoberfläche mithilfe eines kleinen Wassertropfens, um die Leitfähigkeit zu gewährleisten.
Die Plattform ist mit einem drahtlosen, tragbaren Potentiostaten verbunden, sodass die Ergebnisse in Echtzeit via Bluetooth auf einem Smartphone angezeigt werden können.
Laut Raymundo-Pereira lässt sich die Technologie auch für Anwendungen im Gesundheits- und Umweltbereich anpassen, beispielsweise zum Nachweis von Pestiziden in Speichel und Leitungswasser sowie zur Analyse von Verbindungen in Schweiß und Urin.
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