Una nueva tecnología portátil – para las plantas
En el futuro, algunas plantas podrían usar monitores para rastrear la pérdida de agua.
Las plantas no pueden hablar cuando tienen sed. Y signos visuales, tales como B. las hojas se marchitan o se oscurecen, solo comienzan cuando la mayor parte del agua se ha agotado. Para detectar antes la pérdida de agua, Júlia Barbosa y sus colegas se pusieron en contacto Interfaces y materiales aplicados de ACS, han desarrollado un sensor portátil para hojas de plantas. El sistema transmite datos de forma inalámbrica a una aplicación de teléfono inteligente, lo que permite la gestión remota del estrés por sequía en jardines y cultivos.
Los dispositivos portátiles más nuevos son más que simples podómetros. Algunos relojes inteligentes ahora monitorean la actividad eléctrica del corazón del usuario con electrodos colocados en la piel. Y dado que muchos dispositivos pueden compartir de forma inalámbrica los datos que recopilan, los médicos pueden monitorear y evaluar de forma remota la salud de sus pacientes.
De manera similar, los dispositivos portátiles para plantas podrían ayudar a los agricultores y jardineros a monitorear de forma remota la salud de sus cultivos, incluido el contenido de agua de las hojas, el marcador crítico del metabolismo y el estrés por sequía. Anteriormente, los investigadores habían desarrollado electrodos de metal para este propósito, pero los electrodos tenían problemas para permanecer juntos, lo que reducía la precisión de los datos. Por lo tanto, el equipo de Renato Lima quería identificar un diseño de electrodo que fuera confiable para el monitoreo a largo plazo del estrés hídrico del cultivo mientras permanecía en su lugar.
Los investigadores fabricaron dos tipos de electrodos: uno de níquel depositado en un patrón angosto y ondulado, y el otro de papel parcialmente quemado cubierto con una película cerosa. Cuando el equipo adjuntó ambos electrodos a hojas de soja separadas con cinta transparente, los electrodos a base de níquel funcionaron mejor y produjeron señales más grandes cuando las hojas se secaron. Los de metal también se pegaron más con el viento, probablemente porque el diseño delgado y ondulado de la película de metal permitió que se adhiriera más cinta a la superficie de la hoja.
A continuación, los investigadores crearon un dispositivo portátil para plantas utilizando electrodos de metal y lo conectaron a una planta viva en un invernadero. El dispositivo transmitió datos de forma inalámbrica a una aplicación de teléfono inteligente y un sitio web, y una técnica de aprendizaje automático simple y rápida convirtió con éxito esos datos en porcentaje de contenido de agua perdido.
Los investigadores dicen que monitorear el contenido de agua en las hojas puede proporcionar información indirecta sobre la exposición a plagas y toxinas. Debido a que el dispositivo portátil para plantas proporciona datos confiables en interiores, ahora planean probar los dispositivos en jardines y cultivos al aire libre para determinar cuándo es necesario regar las plantas, lo que podría ahorrar recursos y aumentar los rendimientos.
Sin embargo, Barbosa y sus colegas escriben en su artículo que la tecnología también podría mejorar la seguridad alimentaria además del rendimiento. “Nuestra plataforma puede ser crucial no solo para obtener información sobre el rendimiento de los insumos agrícolas para acelerar su implementación comercial, sino también para respaldar la evaluación de la toxicidad de los nanomateriales al monitorear el desarrollo de las plantas en tiempo real, contribuyendo así a la seguridad de la nanotecnología”.
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Barbosa JA Freitas VMS Vidotto LHB Schleder GR de Oliveira RAG da Rocha JF Kubota LT Vieira LCS Tolentino HCN Neckel IT Gobbi AL Santhiago M y Lima, RS (2022) “Electrodos portátiles biocompatibles en hojas para el control in situ de la pérdida de agua de las plantas” Interfaces y materiales aplicados de ACS. https://doi.org/10.1021/acsami.2c02943