Argus: Una Pianta Vivente che Monitora Continuamente l'Acqua per Impurità dei Metalli Pesanti

Un'innovativa soluzione per il monitoraggio dell'acqua

Il progetto Argus è stato ispirato da problemi come la crisi dell'acqua di Flint, i problemi dell'acqua nelle scuole del New Jersey e l'avviso sull'acqua di Austin nel 2019. Attualmente, il monitoraggio dell'acqua nelle zone residenziali o agricole avviene troppo tardi, quando le impurità sono già state rilevate e possono risultare fatali. Argus, al contrario, fornisce una piattaforma di monitoraggio dell'acqua completamente continua e priva di energia.

Argus è una pianta vivente che utilizza nanosensori all'interno delle sue foglie per rilevare in modo continuo le impurità dei metalli pesanti nell'acqua. Questi sensori, delle dimensioni di circa 2 nm, vengono iniettati all'interno delle foglie e rimangono nello spazio intercellulare. La pianta campiona continuamente l'acqua presente nell'ambiente e qualsiasi impurità che la accompagna. Questo metodo di rilevamento della tossicità dei metalli pesanti è in tempo reale e fornisce un risultato visibile entro 15 minuti o 2 ore, a differenza dei metodi di laboratorio attuali.

La realizzazione di Argus si basa sull'utilizzo di nanosensori a base di DNA all'interno delle piante per rilevare il piombo (Pb2), un metallo pesante. Questo metodo innovativo consente alle piante viventi di fornire una lettura ottica del piombo presente nell'acqua. Inizialmente, viene utilizzato un DNAZyme come saggio di rilevamento all'interno delle foglie, un DNA a doppio filamento che si rompe in filamenti singoli a contatto con il Pb2 e si lega ai nanotubi di carbonio a parete singola. Dopo l'introduzione degli ioni di Pb2, l'emissione di fluorescenza viene soppressa e questa riduzione è proporzionale alla concentrazione di piombo(II).

Argus è una pianta con nanosensori iniettati all'interno delle foglie. Una pianta è come un motore naturale nell'ambiente, che funziona ventiquattro ore al giorno senza elettricità. Campiona continuamente l'acqua e, di conseguenza, qualsiasi impurità presente. I nostri nanosensori producono normalmente una luce visibile di una specifica lunghezza d'onda sulla pianta. Quando le impurità di piombo provenienti dall'ambiente entrano in contatto con i nanosensori, questa luce scompare, indicando la presenza di impurità nell'ambiente.

Il progetto Argus è stato avviato nel 2017 e completato nel 2019. È stato esposto in tutto il mondo, come alla Science Gallery di Bangalore e al Future of Everything WSJ Festival di New York. La gestione dei rifiuti industriali ha portato al deterioramento della qualità dell'acqua nei fiumi di molte regioni. I processi attuali di monitoraggio della qualità dell'acqua non sono in tempo reale. I nostri tradizionali sensori si basano su tecniche sintetiche e completamente artificiali. Proponiamo nuovi nanosensori che forniscono un'ulteriore rilevazione in combinazione con il sistema naturale di una pianta. Questi nanosensori forniscono una lettura ottica del piombo nell'acqua, sfruttando la funzione naturale delle piante vicino ai letti dei fiumi.

Il progetto Argus ha dovuto affrontare diverse sfide creative, tecniche e di ricerca per creare la prima piattaforma di monitoraggio dell'acqua priva di energia. Attualmente non esistono sensori in tempo reale pronti all'uso per il monitoraggio della tossicità del piombo. I test di campionamento richiedono circa 1-2 settimane. Inoltre, i sensori chimici all'interno delle piante dovevano essere collegati al mondo digitale. Questo schema di sensori non richiede l'uso di energia elettrica, poiché si basa su una pianta che agisce come un motore e può campionare l'acqua 24 ore al giorno.

Argus è una pianta vivente con nanosensori all'interno delle sue foglie che monitora continuamente l'acqua per impurità dei metalli pesanti. I sensori chimici su scala nanometrica sono iniettati all'interno delle foglie tramite iniezione a pressione. Questi sensori producono una luce visibile sulla foglia della pianta. Argus, una pianta bio-ibrida, campiona naturalmente l'acqua presente nell'ambiente e qualsiasi impurità che la accompagna. Quando le impurità di piombo provenienti dall'ambiente entrano in contatto con questi sensori, la fluorescenza viene soppressa, indicando la presenza di impurità nell'ambiente.

Argus è stato premiato con il Silver A' Design Award nel 2021 nella categoria "Cybernetics, Prosthesis and Implant Design". Questo premio è stato assegnato a design creativi e professionalmente notevoli che illustrano un'eccellenza straordinaria e un'innovazione eccezionale. Questi design, ammirati per le loro forti caratteristiche tecniche e la splendida abilità artistica, mostrano un livello di eccellenza notevole e suscitano emozioni positive, stupore e meraviglia.