Bitki əsaslı qidalara artan qlobal tələbat məhsulları zərərvericilərdən qorumaq və məhsuldarlığı təmin etmək üçün pestisidlərin istifadəsini zəruri edir. Bununla belə, bir böyük çatışmazlıq var: pestisidlərin geniş istifadəsi keçmişdə həşərat populyasiyasının əhəmiyyətli dərəcədə azalmasına səbəb olmuşdur. Tozlanmaya mühüm töhfə verən və buna görə də kənd təsərrüfatı məhsuldarlığı üçün vacib olan vəhşi arıların sayının azalması xüsusilə narahatlıq doğurur.

Bu dilemmanı həll etmək üçün Fraunhofer Elektron Mikrosistemlər və Bərk Dövlət Texnologiyaları İnstitutunun (qısaca EMFT) alimləri Ökotox tədqiqat layihəsi çərçivəsində yeni sensor növlərinin inkişafı üzərində işləyirlər. Bu sensorlar yeni bitki mühafizə vasitələrinin ilkin inkişaf fazalarında “arı düşməni” maddələrini müəyyən etməyə kömək etmək üçün nəzərdə tutulub.

“Məqsədimiz bu sensorların bir neçə saat ərzində həşəratlara zərərli təsir göstərdiyini bildirmək və eyni zamanda vaxta və pula qənaət edərək bir çox maddənin paralel olaraq sınaqdan keçirilməsinə imkan verməkdir”, – professor Joachim Wegener deyir. Wegener Regensburg Universitetinin (UR) kampusunda yerləşən və UR-da Analitik Kimya, Kimya və Biosensorlar İnstitutu ilə sıx əlaqəli olan Fraunhofer “Hüceyrə əsaslı Sensor Texnologiyası” şöbəsinin rəhbəridir.

Yeni yanaşmanın əsas konsepsiyası həşərat hüceyrələrinin sensor kimi istifadəsinə əsaslanır. Bu hüceyrələr müvafiq həşəratlar üçün xarakterik olan maddələr mübadiləsinə malikdir və bioaktiv maddələrə məruz qaldıqda hər hansı zərərli təsiri göstərə bilər. “Hüceyrələr alt hissədə mikroelektrodlarla təchiz olunmuş laboratoriya qablarına köçürülür” deyə Wegener izah edir. Bu çox elektrodlu massivlərdə hüceyrələrin alternativ cərəyana qarşı müqaviməti (impedans) real vaxt rejimində müəyyən edilir və hüceyrələrə zərərli təsirləri haqqında hesabat verir.

Metod təcrid olunmuş aktiv tərkib hissəsinin toksik konsentrasiyasını təyin etmək üçün istifadə edilən ənənəvi bioanalitik testləri tamamlaya bilər. Bununla belə, pestisidlər adətən çoxlu aşqarlardan ibarətdir ki, bunlar çox vaxt gözlənilməz zəhərli təsirlərə səbəb olur. Həşərat hüceyrəsi sensorları ilə bütün qarışığın təsiri tək bir təcrübədə yoxlanılır. Bu, yeni formulaların bioloji təsirlərini tez bir zamanda müəyyən etməyə imkan verir.

Hüceyrələr laboratoriya şəraitində yetişdirilir. Onlar birbaşa çox elektrodlu massivlərin quyularında dondurulur və aşağı temperaturda saxlanılır. İndi hüceyrələr tələb olunduğu kimi əridilə bilər və hüceyrə mədəniyyəti laboratoriyasından asılı olmayaraq, hətta birbaşa sahədə belə bir neçə dəqiqə ərzində sınaq üçün hazırdır. Bu, sınaqdan xeyli əvvəl sensor hüceyrələrinin böyük partiyalarını vaxt və qənaətlə hazırlamağa imkan verir.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=135&slotname=8188791252&adk=2329133447&adf=2996406042&pi=t.ma~as.8188791252&w=540&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1729101688&rafmt=11&format=540×135&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2024-10-sensors-bee-friendly.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTUuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTI5LjAuNjY2OC4xMDEiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEyOS4wLjY2NjguMTAxIl0sWyJOb3Q9QT9CcmFuZCIsIjguMC4wLjAiXSxbIkNocm9taXVtIiwiMTI5LjAuNjY2OC4xMDEiXV0sMF0.&dt=1729101687435&bpp=2&bdt=550&idt=853&shv=r20241014&mjsv=m202410150101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3D534c8786bf75d2ee%3AT%3D1729101614%3ART%3D1729101614%3AS%3DALNI_MbTHKZxl7gLOzTILa8TX13EitEOIw&gpic=UID%3D00000f0bc87df992%3AT%3D1729101614%3ART%3D1729101614%3AS%3DALNI_MaecMbMcxPwV-J3CvP8YQRtr_yFWw&eo_id_str=ID%3D225932ab59df61d0%3AT%3D1729101614%3ART%3D1729101614%3AS%3DAA-AfjYAtaJRoyFre-9Jvpoxw817&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=8288946068700&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=1&u_h=864&u_w=1536&u_ah=816&u_aw=1536&u_cd=24&u_sd=1.25&dmc=8&adx=395&ady=2813&biw=1519&bih=730&scr_x=0&scr_y=0&eid=44759875%2C44759926%2C44759837%2C31087891%2C31087987%2C44798934%2C95343681%2C95344189%2C31088101%2C31087608&oid=2&pvsid=1309171280275453&tmod=520045854&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fsort%2Fdate%2Fall%2Fpage8.html&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1536%2C0%2C0%2C0%2C1536%2C730&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=0&td=1&tdf=0&psd=W251bGwsW251bGwsbnVsbCxudWxsLCJkZXByZWNhdGVkX2thbm9uIl0sbnVsbCwxXQ..&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=1423

İndiyədək bu sensor texnologiyasından istifadə etməklə beş müxtəlif pestisid kəskin hüceyrə toksikliyinə görə sınaqdan keçirilib. “Nəticələr göstərir ki, məişət istifadəsi üçün satılan bəzi pestisidlər tövsiyə olunan tətbiq konsentrasiyasından çox aşağı konsentrasiyalarda zəhərlidir” dedi layihəyə cavabdeh olan Stefanie Michaelis.

Sensorla yüklənmiş elektrod massivlərinin tətbiqini avtomatlaşdırmaq üçün Fraunhofer EMFT-nin tədqiqat qrupu hüceyrələrin buzunu əridən və nümunələri əlavə edən demo cihaz hazırlayıb. Prototipi planlaşdıran və dizayn edən Kristian Hochreiter izah edir: “Cihaz dəqiq dozanı təyin etməyə imkan verir və istənilən çarpaz çirklənməni aradan qaldırır”.

Həşərat hüceyrələri ilə əldə edilən nəticələrin canlı həşəratlara təsirini nə dərəcədə əks etdirməsi gələcək tədqiqatların mövzusu olacaqdır.

Kəskin insektisid təsirini aşkar etməklə yanaşı, eyni sensor prinsipi müxtəlif hüceyrə funksiyalarını (fenotipləri) öyrənmək və gələcəkdə müxtəlif həşərat növlərindən olan hüceyrələrin eyni vaxtda tədqiqini təmin etmək üçün istifadə olunacaq. Wegener deyir: “Məqsədimiz tək bir növə kəskin toksiklikdən kənara çıxan maddələrin hərtərəfli təsir profilini yaratmaqdır”.

Nəticələr Applied Research jurnalında dərc olunub .

Daha çox məlumat: Sandra Friedrich et al, Pestisidlərin həşərat hüceyrələrinə zərərli təsirlərini müəyyən etmək üçün etiketsiz, empedans əsaslı biosensorun inkişafı, Tətbiqi Tədqiqat (2024). DOI: 10.1002/appl.202400032

Universität Regensburg tərəfindən təmin edilmişdir