محققان از نانو ذرات برای افزایش محتوی مواد مغذی در گوجه فرنگی ها و افزایش میزان رشد در آن ها استفاده کرده اند. با افزایش جمعیت جهان که بیش بینی می شود تا سال 2050 به 9 میلیارد نفر می رسد، محققان و دانشمندان به دنبال راهی برای بر طرف کردن افزایش تقاضای مواد غذایی در جهان هستند، به گونه ای که به منابع طبیعی مانند آب و انرژی فشار وارد نشود. 

محققان از کار با سلول های خوشیدی سرنخی پیدا کرده اند. آن ها متوجه شدند با استفاده از نانوذرات زینک اکسید و تیتانیوم دی اکسید، گیاهان گوجه فرنگی نور و مواد معدنی را بهتر جذب می کنند و همچنین از محتوی آنتی اکسیدانی بالاتری برخوردار خواهند شد.

Pratim Biswas, پروفسور و رییس در بخش انرژی، محیط زیست و مهندسی شیمی در دانشکده مهندسی و علوم کاربردی در دانشگاه واشنگتن در سنت لوییس می گوید: زمانی که یک گیاه رشد می کند، به خاک سیگنال می فرستد که به مواد غذایی نیاز دارد.

مواد مغذی که گیاه نیاز دارد به گونه ای نیست که گیاه بتواند به طور مستقیم و فورا آن را از خاک دریافت کند، بنابراین گیاه آنزیم هایی ترشح می کند که این آنزیم ها با خاک واکنش می دهند و باکتری های موجود در خاک را به فعالیت وا می دارد تا مواد غذایی موجود در خاک را به شکلی درآورند که گیاه بتواند از آن ها استفاده کند. محققان در تلاش هستند با اضافه کردن نانوذرات ها به این مسیر کمک کنند.

زینک یکی از مواد مغذی ضروری برای گیاهان است، کمک می کند که آنزیم های دیگر به درستی کار کنند و یک عنصر در کودهای معمولی می باشد. Ramesh Raliya محقق و فوق دکترا در علوم زیستی می گوید تیتانیوم ماده مغذی ضروری برای گیاهان نیست اما از طریق افزایش محتوی کلروفیل برگ ها و ترویج فتوسنتز، جذب نور در گیاه را افزایش می دهد. 

این تیم از یک اسپری خوب با تکنیک جدید آئروسل استفاده کردند که به طور مستقیم نانوذرات را روی برگ گیاهان قرار دادند تا جذب نور به میزان حداکثر افزایش پیدا کند.

Raliya می گوید ما متوجه شدیم با استفاده از تکنیک آئروسل جذب مواد غذایی در گیاه در مقایسه با زمانی که نانوذرات به خاک منتقل شدند، بسیار بیشتر بوده است. یک گیاه تنها می تواند 20 درصد از مواد مغذی را از طریق خاک دریافت کند، با باقی مانده مواد غذایی هم کمپلکس پایدار با خاک تشکیل می دهد یا با آب شسته می شوند و منجر به رسوب آن ها می شود. در هر دو مورد آخر مواد غذایی برای گیاه قابل دسترس نیستند.

به طور کلی در گیاهانی که از نانوذرات از طریق تکنیک آئروسل برای پرورش آن ها استفاده شد، 82 درصد میوه بیشتری نسبت به گیاهانی داشتند که به طور معمولی پرورش یافته بودند. همچنین وزن میوه ها در گیاهانی که از نانوذرات در پرورش آن ها استفاده شد بیشتر بود. علاوه بر این در گوجه فرنگی ها، آنتی اکسیدان لیکوپن که مربوط به کاهش خطر ابتلا به سرطان، بیماری های قلبی و اختلالات بینایی وابسته به سن می باشد، به میزان 80 تا 113 درصد افزایش یافت.

مطالعات قبلی توسط یک گروه دیگر از محققان نشان داده شده است که استفاده از فناوری نانو در کشاورزی در کشورهای پر جمعیت مثل هند و چین، در کاهش سوء تغذیه و مرگ و میر کودکان تاثیر زیادی دارد.

 Raliya می گوید گوجه فرنگی هایی که در پرورش آن ها از نانوذرات استفاده شده است در کاهش سوء تغذیه کمک می کنند، زیرا باعث می شوند مردم مواد مغذی بیشتری نسبت به گوجه فرنگی هایی که به صورت مرسوم رشد کرده اند، از آن ها دریافت کنند.

در این مطالعه که در مجله Metallomics منتشر شده است، نشان داده شد که نانوذراتی که در گیاهان و گوجه فرنگی ها استفاده شد کمتر از چیزی است که در کودهای معمولی استفاده می شود. Biswas می گوید: با این حال باید بهترین غلظت از نانوذرات برای حداکثر سود استفاده شود.

Raliya و دیگر افراد تیم تحقیقاتی هم اکنون، در حال ایجاد یک فرمول جدید از نانوذرات هستند که شامل 17 عنصر مورد نیاز گیاه باشد.

Raliya  می گوید در 100 سال، تعدا شهرها بیشتر خواهد شد و تعداد زمین های کشاورزی کمتر می شود و ما به مواد غذایی بیشتری نیاز پیدا خواهیم کرد. در همان زمان منابع آب نیز به دلیل تغییر در شرایط آب و هوایی کمتر می شوند. ما به یک روش کارامد و یک محیط کنترل شده برای پرورش گیاهان نیاز داریم.

بودجه این تحقیقات از اوقاف Lopata و بنیاد ملی علوم تامین شده است.