6 ژوئن 2024-اعتبار: کالج مهندسی کارنگی ملون
مدل‌های پزشکی می‌تواند راه‌حلی برای شیوه‌های کشاورزی ناپایدار کنونی باشد و نیازهای جهانی غذا را برآورده کند.محققان دپارتمان مهندسی عمران و محیط زیست در دانشگاه کارنگی ملون از یافته‌های مدل‌های پزشکی و فناوری‌های دوقلوی دیجیتال برای درک حوزه جدید نانوبیوتکنولوژی گیاهی استفاده می‌کنند.
در مطالعه جدیدی که در Nature Nanotechnology منتشر شده است، محققان تاکید می‌کنند که از رویکردهای نانوبیوتکنولوژی گیاهی می‌توان برای تحویل نانوشکل‌های عوامل فعال، مانند ریز مغذی‌ها یا محصولات محافظت از گیاه، به اهداف بیولوژیکی خاص استفاده کرد.
در حال حاضر، کشاورزی 14 تا 28 درصد از انتشار گازهای گلخانه ای جهانی و 70 درصد از کل برداشت آب شیرین را تشکیل می دهد.این امر، همراه با رویدادهای شدید آب و هوایی، آفات بی رویه محصولات کشاورزی، و خاک به سرعت در حال تخریب، بر نیاز به شیوه ها و فناوری های جدید کشاورزی تأکید می کند.
محققان تاکید می‌کنند که رویکردهای نانوبیوتکنولوژی گیاهی می‌تواند برای تحویل نانوشکل‌های عوامل فعال، مانند ریزمغذی‌ها یا محصولات محافظت از گیاه، به اهداف بیولوژیکی خاص مورد استفاده قرار گیرد.
در نتیجه، گیاهان در برابر بیماری ها و عوامل محیطی مضر مانند گرمای شدید یا محتوای نمک در خاک انعطاف پذیرتر می شوند و عملکرد محصول و کارایی کلی را افزایش می دهند.از آنجایی که نانوبیوتکنولوژی گیاهی هنوز در مراحل اولیه خود است، محققان هنوز از بسیاری از چالش‌های پیاده‌سازی مدل‌های پزشکی جدید بی‌اطلاع هستند.
گرگ لوری، استاد مهندسی عمران و محیط زیست در UC Riverside توضیح داد: «ما متوجه شدیم که چالش‌های استفاده از نانوحامل‌ها برای رساندن مواد مغذی به گیاهان به موازات چالش‌های نانوپزشکی است، که این مزیت را دارد که یک زمینه تثبیت شده و به خوبی مطالعه شده است.ما متوجه شدیم که چالش‌های استفاده از نانوحامل‌ها برای رساندن مواد مغذی در گیاهان به موازات آنها در نانوپزشکی است که این مزیت را دارد که یک زمینه تثبیت‌شده و به خوبی مطالعه شده است.»
استفاده از دوقلوهای دیجیتال برای هدف قرار دادن تحویل مواد مغذی در گیاهان
این مطالعه همچنین رویکرد بالقوه دگرگون کننده ایجاد دوقلوهای دیجیتالی از گیاهان را برای ارزیابی اثربخشی مدل‌های مختلف پزشکی مورد بررسی قرار داد.
توانایی منحصر به فرد آنها برای تجزیه و تحلیل یک ساختار و شرایط اطراف آن، پردازش اطلاعات و استفاده از آن برای اطلاع رسانی، پیش بینی و اصلاح آنچه در دنیای فیزیکی اتفاق می افتد، روشی را که محققان پردازش داده ها را انجام می دهند متحول کرده است.
درست همانطور که محققان پزشکی از مدل‌های دوقلوی دیجیتال برای شبیه‌سازی نحوه تعامل و حرکت داروها در بدن استفاده می‌کنند، لوری و تیمش از «گیاهان دیجیتال» برای تسهیل طراحی نانوحامل‌هایی استفاده کردند که تحویل مواد مغذی به اندام‌های منتخب گیاه را هدف قرار می‌دهند.
با انجام این کار، نانوحامل‌ها مجهزتر خواهند بود تا عوامل فعال ضروری را در جایی که و در مواقعی که بیشتر مورد نیاز هستند، تحویل دهند و اثربخشی، انعطاف‌پذیری در برابر ناملایمات و تولید کلی کشاورزی را افزایش دهند.
لوری در پایان گفت: «تحویل عوامل فعال در گیاهان، کشاورزی را متحول می‌کند، اما چالش‌های فنی حیاتی وجود دارد که ابتدا باید بر آنها غلبه کنیم تا به طیف کاملی از مزایای آن پی ببریم.من نسبت به آینده مدل‌های پزشکی و تأثیرات مفیدی که بر توانایی ما برای تولید پایدار غذا خواهند داشت خوش‌بین هستم.»
