新型傳感器有望爲植物構建蜜蜂友好保護網

全球對植物性食品的需求持續增長，這使得使用農藥成爲必要之舉，以保護農作物免受蟲害並保障作物產量。

然而，存在一個主要弊端：過去，農藥的廣泛運用致使昆蟲數量大幅下降。

野生蜜蜂數量的下降尤其令人憂心，因爲它們在授粉方面貢獻重大，所以對農業產量極爲關鍵。

爲化解這一困境，弗勞恩霍夫電子微系統和固態技術研究所（簡稱爲 EMFT）的科學家們正在 Ökotox 研究項目裡致力於研發新型傳感器。

“我們的目標是讓這些傳感器在數小時內指示出對昆蟲的有害影響，同時能夠並行測試衆多物質，節省時間和金錢，”約阿希姆·韋格納教授說道。

這種新方法的基本理念是以昆蟲細胞作爲傳感器。這些細胞具有各自所屬昆蟲典型的新陳代謝特徵，當暴露在生物活性物質中時，能夠指示出任何有害影響。“這些細胞被轉移到在底部配備了微電極的實驗室培養皿中，”韋格納解釋道。在這些所謂的多電極陣列中，細胞對交流電的電阻（阻抗）會被實時測定，並報告對細胞產生的有害影響。

該方法能夠對傳統的生物分析測試進行補充，而這些測試是用於確定分離出的活性成分的毒性濃度的。然而，農藥通常包含衆多添加劑，這些添加劑往往是造成意外毒性影響的原因。使用昆蟲細胞傳感器，在單個實驗中測試整個混合物的效果，這能夠讓新配方的生物效應被快速識別。

這些細胞在實驗室中培養。它們被直接在多電極陣列的孔中冷凍，並在低溫下保存。現在，這些細胞可以根據需要解凍，並在幾分鐘內準備好進行測試，甚至可以直接在現場進行，無需細胞培養實驗室。這使得在進行測試很久之前就能高效地準備大批傳感器細胞，節省時間和成本。

到目前爲止，已經使用這種傳感器技術對五種不同的農藥進行了急性細胞毒性測試。“結果表明，一些供家庭使用的農藥在濃度遠低於推薦使用濃度時就有毒性，”負責該項目的斯特凡妮·米夏埃利斯（Stefanie Michaelis）說。

爲了使傳感器加載電極陣列的應用實現自動化，弗勞恩霍夫 EMFT 的研究團隊開發了一種演示設備，該設備能夠給細胞解凍並添加樣本。“負責規劃和設計原型的克里斯蒂安·霍赫雷特解釋道。

昆蟲細胞的結果在多大程度上反映了對活昆蟲的影響，這將是進一步研究的主題。