Argus: Plantas vivas que monitorean continuamente el agua en busca de impurezas de metales pesados

Nanosensores dentro de las plantas

Argus es una planta viva que monitorea de forma continua el agua en busca de impurezas de metales pesados, gracias a los nanosensores que se encuentran dentro de sus hojas. Estos sensores, de aproximadamente 2 nm, se inyectan en las hojas y permanecen en el espacio intercelular. La planta viva toma muestras de agua del entorno de manera continua y detecta cualquier impureza que pueda contener. Este método de detección de toxicidad por metales pesados es en tiempo real y muestra un resultado visible en un plazo de 15 minutos a 2 horas, a diferencia de los métodos de laboratorio actuales.

Argus es una planta con nanosensores de ADN en su interior que detectan plomo (Pb2), un metal pesado. Este método novedoso permite que las plantas vivas proporcionen una lectura óptica del plomo en el agua. Primero, se utiliza una DNAZima como ensayo de sensor dentro de las hojas, que consiste en ADN de doble cadena que se rompe en una cadena simple al entrar en contacto con el Pb2 y se une a nanotubos de carbono de pared simple. Después de la introducción de los iones de Pb2, la fluorescencia se apaga y esta reducción es proporcional a la concentración de plomo (II).

Argus tiene nanosensores inyectados en las hojas de una planta viva. Una planta es como un motor natural en el entorno que funciona las veinticuatro horas del día sin electricidad. Toma muestras de agua de forma continua y, por lo tanto, también detecta cualquier impureza presente. Nuestros nanosensores normalmente producen un brillo visible de una longitud de onda de luz específica en la planta. Cuando las impurezas de plomo del entorno entran en contacto con los nanosensores, este brillo desaparece para indicar la presencia de impurezas en el entorno.

Este proyecto se inició en 2017 y se completó en 2019. Se ha exhibido en todo el mundo, como en Science Gallery Bangalore y en el Future of Everything WSJ Festival en Nueva York.

La gestión de residuos industriales ha llevado a la disminución de la calidad del agua en los ríos de muchas regiones. Los procesos actuales de monitoreo de la calidad del agua no son en tiempo real. Nuestros sensores tradicionales se han centrado en técnicas sintéticas y completamente artificiales. Proponemos nuevos nanosensores que brindan un monitoreo auxiliar en conjunto con el sistema natural de una planta. Estos nanosensores proporcionan una lectura óptica del plomo en el agua al aprovechar la función natural de las plantas cerca de los lechos de los ríos.

Los siguientes desafíos tuvieron que superarse para crear la primera plataforma de monitoreo de agua sin electricidad del mundo: - No existen sensores en tiempo real disponibles en el mercado para el monitoreo de la toxicidad por plomo. Las pruebas de muestra suelen tardar aproximadamente de 1 a 2 semanas. - Los sensores químicos dentro de las plantas también necesitaban una conexión digital con el mundo digital. - Este esquema de sensorización no requería electricidad, ya que se basa en que una planta actúe como un motor. Este proceso permite tomar muestras de agua las 24 horas del día.

Argus es una planta viva con nanosensores en su interior que monitorea de forma continua el agua en busca de impurezas de metales pesados. Los nanosensores químicos a escala nanométrica se inyectan en las hojas mediante inyección a presión. Estos sensores producen un brillo visible en la hoja de la planta. Argus, una planta biohíbrida, toma muestras de agua de forma natural en el entorno y detecta cualquier impureza que pueda contener. Cuando las impurezas de plomo del entorno entran en contacto con estos sensores, la fluorescencia se apaga para indicar la presencia de impurezas en el entorno.

Este diseño fue galardonado con la Medalla de Plata en la categoría de Diseño Cibernético, Prótesis e Implantes en los Premios A' Design en 2021. Los Premios A' Design reconocen diseños creativos y profesionalmente destacados que demuestran un nivel sobresaliente de experiencia e innovación. Estos diseños, admirados por sus sólidas características técnicas y su espléndida habilidad artística, muestran un notable nivel de excelencia e inspiran sentimientos positivos, asombro y admiración.