麻省理工学院(MIT)近日发表一项突破性农业科技,利用可生物分解的蚕丝蛋白(Silk fibroin)制成微针阵列,能直接为植物「注射」养分或药剂,并反向抽取??液进行即时健康监测,大幅提升农业的精准度与效率。
此技术的核心在於蚕丝蛋白的独特性质,它既坚韧得足以穿透植物茎部,又具备生物相容性与可分解性,任务完成後会自然溶解,不会在环境或收割机中留下任何残留物。
其制造过程相当简易,无需在无尘室内进行。研究团队透过将含盐的蚕丝混合液注入模具,再以水洗去盐分,即可快速、低成本地生产出大量中空微针。
这项技术具备双向功能,为精准农业开创了新的可能性。首先是精准输送(注射),它的微针能将营养素(如铁质)、维生素(如B12)或农药,直接且缓慢地释放到植物的维管束系统中。实验中,此技术已成功逆转番茄的缺铁黄化病。
另一方面,可达成即时监测(抽取)。它利用同样的微针,可反向抽取植物内部的??液进行分析。研究显示,在植物接触到重金属「镉」的15分钟内,该系统便能检测到异常,远早於叶片出现肉眼可见的病徵,实现了早期预警与即时介入。
由於蚕丝原料供应链成熟,且制造模具可重复使用,此技术的生产成本极具竞争力。研究人员评估,温室若能提升5%的产量,即可在一个采收周期内回收硬体成本。
团队的未来目标是将微针贴片与自动化设备(如嫁接机器人、无人机)结合,实现大规模部署。此外,也正与种子公司洽谈,计画将微针与育苗夹整合,在移植过程中一次性完成营养补充与监测系统的建置。