21년 2023월 XNUMX일 (나노 워크 뉴스) 새로운 형태의 농업 해충 방제, 즉 더 적은 양의 살충제를 사용하여 표적화된 방식으로 땅속 깊은 곳의 작물 침입을 처리하는 새로운 형태의 농업 해충 방제가 뿌리를 내릴 수 있습니다. 캘리포니아 대학교 샌디에고 캠퍼스의 엔지니어들은 이전에는 도달할 수 없었던 토양 깊이까지 살충제 분자를 전달할 수 있는 식물 바이러스로 만들어진 나노입자를 개발했습니다. 이러한 발전은 농부들이 비용, 살충제 사용 및 환경 독성을 최소화하면서 작물의 뿌리 영역을 괴롭히는 기생 선충과 효과적으로 퇴치하는 데 잠재적으로 도움이 될 수 있습니다. 뿌리를 손상시키는 선충류로 인한 침입을 통제하는 것은 농업 분야에서 오랫동안 어려운 과제였습니다. 한 가지 이유는 선충류에 사용되는 살충제 유형이 토양의 최상층에 달라붙는 경향이 있어 선충류가 피해를 입는 뿌리 수준에 도달하기 어렵게 만들기 때문입니다. 결과적으로, 농부들은 뿌리 부분까지 살충제를 씻어내기 위해 과도한 양의 살충제와 물을 사용하는 경우가 많습니다. 이로 인해 토양과 지하수가 오염될 수 있습니다. 보다 지속 가능하고 효과적인 솔루션을 찾기 위해 UC San Diego Jacobs 공과대학의 나노공학 교수이자 나노 면역 공학 센터의 창립 이사인 Nicole Steinmetz가 이끄는 팀은 살충제 분자를 깊숙이 운반할 수 있는 식물 바이러스 나노입자를 개발했습니다. 토양 속으로, 정확히 필요한 곳에. 이 작업은 다음 출판물에 자세히 설명되어 있습니다. 나노 편지 (“TMGMV 유래 구형 나노입자를 이용한 살선충제 전달”). Steinmetz 팀은 표적 약물 전달을 위해 나노입자가 생성되는 나노의학에서 영감을 얻어 이 개념을 농업에 적용했습니다. 생물학적 재료를 다양한 응용 분야에 맞게 용도 변경하고 재설계하려는 아이디어는 Steinmetz가 공동 책임자로 있는 UC San Diego 재료 연구 과학 및 엔지니어링 센터(MRSEC)의 중점 분야이기도 합니다. 이번 연구의 수석 저자인 Steinmetz는 "우리는 표적 살충제 전달을 위한 나노입자를 만드는 정밀 농업 접근법을 개발하고 있습니다."라고 말했습니다. "이 기술은 농약 복용량을 늘릴 필요 없이 현장에서 치료 효과를 향상시킬 수 있는 가능성을 가지고 있습니다." 이 접근법의 핵심은 토양을 쉽게 통과할 수 있는 식물 바이러스인 담배 연녹색 모자이크 바이러스입니다. 연구자들은 이러한 바이러스 나노입자를 변형하여 RNA를 제거함으로써 작물에 감염되지 않도록 만들었습니다. 그런 다음 이 나노입자를 물 속의 살충제 용액과 혼합하고 가열하여 간단한 원팟 합성을 통해 살충제로 포장된 구형 바이러스 같은 나노입자를 만들었습니다. 이 원팟 합성은 여러 가지 장점을 제공합니다. 첫째, 몇 가지 단계와 간단한 정제 과정을 거쳐 비용 효율적입니다. 그 결과 더 확장 가능한 방법이 생겨 농부들에게 더 저렴한 제품을 제공할 수 있게 되었다고 Steinmetz는 말했습니다. 둘째, 농약을 표면에 화학적으로 결합시키는 것이 아니라 단순히 나노입자 내부에 농약을 포장함으로써 농약의 원래 화학 구조를 보존하는 방법입니다. "살충제 분자를 나노입자에 연결하는 전통적인 합성 방법을 사용했다면 본질적으로 완전히 새로운 등록 및 규제 승인 과정을 거쳐야 하는 새로운 화합물을 만들었을 것입니다."라고 연구의 제XNUMX저자인 Adam Caparco는 말했습니다. , Steinmetz 연구실의 박사후 연구원입니다. “그러나 우리는 단지 나노입자 내에 살충제를 캡슐화했을 뿐이므로 활성 성분을 변경하지 않으므로 이에 대한 새로운 승인을 받을 필요가 없습니다. 이는 이 기술의 시장 출시를 가속화하는 데 도움이 될 수 있습니다.” 더욱이, 담배 연녹색 모자이크 바이러스는 열대 소다 사과라고 불리는 침입성 식물을 방제하기 위한 제초제로 사용하기 위해 환경 보호국(EPA)으로부터 이미 승인을 받았습니다. 이 기존 승인은 실험실에서 시장까지의 경로를 더욱 간소화할 수 있습니다. 연구원들은 살충제가 함유된 나노입자의 효능을 입증하기 위해 실험실에서 실험을 수행했습니다. 나노입자는 토양 기둥을 통해 물을 공급하고 살충제를 최소 10cm 깊이까지 성공적으로 운반했습니다. 용액은 토양 기둥 바닥에서 수집되었으며 살충제가 함유된 나노입자를 포함하는 것으로 밝혀졌습니다. 연구자들이 이러한 용액으로 선충을 처리했을 때 페트리 접시에 있는 개체군의 최소 절반이 제거되었습니다. 연구자들은 아직 토양 아래에 숨어 있는 선충에 대한 나노입자를 테스트하지는 않았지만, 이 연구가 중요한 진전을 이뤘다고 지적합니다. Caparco는 “우리 기술을 사용하면 선충류 퇴치용 살충제를 토양에 사용할 수 있습니다.”라고 말했습니다. “이러한 살충제만으로는 토양에 침투할 수 없습니다. 그러나 우리의 나노입자를 사용하면 이제 토양 이동성이 있고 뿌리 수준에 도달할 수 있으며 잠재적으로 선충을 죽일 수 있습니다." 향후 연구에는 실제 감염된 식물에서 나노입자를 테스트하여 실제 농업 시나리오에서의 효과를 평가하는 것이 포함될 것입니다. Steinmetz 연구실은 미국과 협력하여 이러한 후속 연구를 수행할 예정입니다. 원예연구실.

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• 출처: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=63691.php