麻省理工學院(MIT)近日發表一項突破性農業科技,利用可生物分解的蠶絲蛋白(Silk fibroin)製成微針陣列,能直接為植物「注射」養分或藥劑,並反向抽取汁液進行即時健康監測,大幅提升農業的精準度與效率。
此技術的核心在於蠶絲蛋白的獨特性質,它既堅韌得足以穿透植物莖部,又具備生物相容性與可分解性,任務完成後會自然溶解,不會在環境或收割機中留下任何殘留物。
其製造過程相當簡易,無需在無塵室內進行。研究團隊透過將含鹽的蠶絲混合液注入模具,再以水洗去鹽分,即可快速、低成本地生產出大量中空微針。
這項技術具備雙向功能,為精準農業開創了新的可能性。首先是精準輸送(注射),它的微針能將營養素(如鐵質)、維生素(如B12)或農藥,直接且緩慢地釋放到植物的維管束系統中。實驗中,此技術已成功逆轉番茄的缺鐵黃化病。
另一方面,可達成即時監測(抽取)。它利用同樣的微針,可反向抽取植物內部的汁液進行分析。研究顯示,在植物接觸到重金屬「鎘」的15分鐘內,該系統便能檢測到異常,遠早於葉片出現肉眼可見的病徵,實現了早期預警與即時介入。
由於蠶絲原料供應鏈成熟,且製造模具可重複使用,此技術的生產成本極具競爭力。研究人員評估,溫室若能提升5%的產量,即可在一個採收週期內回收硬體成本。
團隊的未來目標是將微針貼片與自動化設備(如嫁接機器人、無人機)結合,實現大規模部署。此外,也正與種子公司洽談,計畫將微針與育苗夾整合,在移植過程中一次性完成營養補充與監測系統的建置。