Томские ученые с помощью нанотехнологий увеличат урожайность и качество овощей

Для большинства россиян нанотехнологии – это нечто из области самых передовых технологий, скрещенных с фантастикой. На самом деле нанотехнологии активно используются в различных областях. Одна из самых популярных и перспективных основ для создания наночастиц – кремний. На его основе создают материалы с разной структурой – пористой, кристаллической, аморфной – и высокой степенью совместимости с другими материалами. Особенно востребованы кремниевые наночастицы в медицине, так как они подходят для ультразвуковой терапии рака.

Несколько лет назад сотрудники Университета Содружества Виргинии создали «золотые нанопули», которые способны «расстреливать» раковые клетки. Крошечные частицы кремния покрывают слоем золота. Через тонкую иглу в раковую опухоль вводят наночастицы и с помощью инфракрасных лучей их нагревают до 55°С. Этой температуры достаточно, чтобы сжечь злокачественные образования, но мало, чтобы причинить вред здоровым клеткам.

Читайте также из рубрики Наука: Хьюстон, проблемы больше нет: российские ученые нашли способ переработать углекислый газ на МКС в воду

Кремниевые наночастицы способствуют исчезновению не только раковых опухолей. На основе материала ученые придумали плащ-невидимку. Исследователи из Германии и Швейцарии представили образцы одежды, которая способна стать невидимой. В основе ткани лежат серебряные наночастицы, которые располагаются вокруг кремниевых частиц большего размера. Благодаря такому расположению материал искривляет световые лучи. Они огибают «объект-невидимку» и отражаются от предметов, расположенных за ним.

Серебро выбрали в качестве материала для наночастиц из-за того, что именно взаимодействие серебряных наночастиц с электромагнитным излучением изучено на сегодня достаточно хорошо. Падающая на наночастицы электромагнитная волна вызывает колебания электронов на поверхности серебряных шариков. Эти колебания накладываются на внешнее поле, а световые волны усиливаются или ослабляются в заданном направлении.

Российские ученые в том числе с большим интересом изучают наночастицы кремния и ищут им применение. Специалисты Сибирского государственного медицинского университета разработали способ, при котором материал повышает рост и урожайность овощей и фруктов. Он основан на применении суспензии наночастиц кремния, этим раствором обрабатывают семена перед посадкой. После этого растения быстрее растут, становятся устойчивее к заморозкам и различным заболеваниям, а также увеличивают урожай.

Кремниевые удобрения давно используются в сельском хозяйстве, но механизм воздействия этого биоэлемента на развитие культур до сих пор неясен. Сейчас ученые изучают способность кремния повышать устойчивость растений к различным стрессам. Кремний плохо растворим и не может питать растения через почву, поэтому ученые разработали альтернативный способ доставки этого полезного элемента в растения – с помощью нанотехнологий.

Читайте также из рубрики Наука: Российские ученые разработали парашют для эвакуации людей из небоскребов

Благодаря наночастицам, которые проникают в семена перед посадкой, сельхозпродукты намного быстрее всходят, кусты быстрее растут, растения хорошо переносят заморозки и различные заболевания, от которых раньше погибали. Таким образом, плодов становится примерно на треть больше.

Самое важное в разработке заключается в том, что с помощью суспензии можно увеличить синтез некоторых питательных и биологически активных веществ примерно на 41-100%. Эти вещества обладают антибактериальным, противовоспалительным и даже противоопухолевым эффектом. Среди них – белки и аминокислоты. Это означает, что такие сельхозпродукты пригодятся не только для еды, но и в медицине, фармакологии и ветеринарии. Предполагается, что в ближайшем будущем вместо витаминов и минералов в таблетках мы будем поддерживать иммунитет с помощью овощей и хлеба, выращенных с наночастицами кремния.

Первый этап исследования суспензии на основе кремниевых наночастиц длился три года. Эксперимент проводили не только в лаборатории, но и «в поле» – на овсе, люцерне и лядвенце рогатом.

Результаты экспериментов томских ученых уже оценили их зарубежные коллеги, проект назвали «прорывным фундаментальным исследованием». Исследователи получили предложения о сотрудничестве от отечественных сельхозпроизводителей, а также специалистов из Германии, Японии, США, Канады, Китая, Дании и Индии.

Ученые СибГМУ уже запатентовали свое изобретение и готовятся продолжить исследования.