Nieuws

Smartphonediagnostiek voor pseudoschimmel

Daniël Linzel |

Als je een smartphonecamera upgradet met een sensor die reageert op vluchtige organische stoffen (VOCs), dan kun je daarmee plantenziektes snel opsporen, laten onderzoekers van North Carolina State University (NCSU) weten in Nature Plants.

Aardappelziekte is een ernstige plantenaandoening bij aardappels en tomaten die zich snel verspreidt en jaarlijks wereldwijd voor een verlies van bijna $ 5 miljard zorgt, naast natuurlijk de planten en vruchten zelf. Je kunt de ziekte opsporen, maar de meeste huidige technieken zijn gebaseerd op ingewikkelde moleculaire technologieën die veel tijd in beslag nemen en slechts in bepaalde laboratoria te doen zijn.

Maar Zheng Li, Qingshan Wei en collega’s van onder andere de Department of Chemical and Biomolecular Engineering aan de NCSU hebben daar iets op bedacht. Zij ontwikkelden een handheld optical scanning platform op basis van een smartphone die ze combineerden met een vervangbare VOC-sensorarray. Zo kun je VOCs uit plantenbladeren checken op specifieke stofjes die op een plantenziekte kunnen wijzen.

Het werkt als volgt. Neem een smartphone met goede camera en zaklampfunctie. Maak vervolgens een afgesloten doosje met behulp van 3D-printen dat je over lens en zaklamp kan bevestigen. De zaklamp laat je door een verstrooier gaan zodat het bakje goed verlicht is; de camera krijgt een externe lens waarmee je de sensorreeks volledig kunt zien.

Die sensorreeks is gemaakt van een papiertje van nitrocellulose waarop een aantal chemische sensoren bevestigt zijn. Het te bevestigen doosje heeft ook twee gaatjes waardoor je een gasflow kan sturen. De moleculen in dat gas reageren dan eventueel met de sensoren, die bij detectie van kleur veranderen.

De sensoren bestaan uit nanodeeltjes of nanostaafjes. Voor de detectie van bijvoorbeeld trans-2-hexenal, een molecuul dat veel vrijkomt bij de aardappelziekte, gebruikten de onderzoekers gouden nanostaafjes waarop cetyltrimethylammoniumbromide (CTAB) als ligand zat. De CTAB werd vervolgens vervangen door cysteïne. Het zwavelatoom in cysteïne reageert namelijk met de aldehyde uit 2-hexenal, waardoor je ‘naakte’ gouddeeltjes krijgt.

Vervolgens gaan de losse gouddeeltjes aggregeren, wat je al bij ongeveer 1 ppm en na een minuut met het blote oog kunt zien op de camera van je handhelddetector. Dit principe konden ze vervolgens ook toepassen op andere vluchtige plantdeeltjes zoals bijvoorbeeld 3-hexenal (1,1 ppm), 1-hexanal (1,7 ppm) en 2-phenylethanol (5,2 ppm).

Als laatste testte het team van Li en Wei het apparaatje in het veld. Je neemt dan een geïnfecteerd blaadje wat je een uur lang in een afgesloten 20 ml flesje stopt. Vervolgens laat je met een micropompje – dat je ook aan de smartphone kan koppelen – het gas uit het flesje een minuut lang over de sensor stromen. Zo zagen ze al een verschil tussen een blaadje dat twee dagen eerder geïnfecteerd was en een gezonde plant met een nauwkeurigheid en gevoeligheid van boven de 95 %.

Met deze methode kun je met wat kleine aanpassingen waarschijnlijk nog veel meer plantenaandoeningen opsporen, zo besluit de paper. Misschien een leuk idee voor een citizen science-project?

Deel deze pagina
KVCV

Lid worden van de KVCV? Ontdek de voordelen!

KVCV Facebook

De KVCV is ook op Facebook te vinden:

KVCV op Facebook

Naar boven