Mikrodoniczka z PWr zbada potencjał roślin

Jest milimetrowych rozmiarów i kształtem w ogóle nie przypomina tradycyjnej doniczki, a raczej kartę SD. Mowa o mikrodoniczce zaprojektowanej na Wydziale Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki, która potrafi zbadać zdolność rośliny do maksymalnej produktywności. – Działa to na zasadzie bardzo dokładnego pomiaru sił, jakie wywierają korzenie i łodygi na umieszczone w doniczce czujniki – wyjaśnia Bartosz Kawa, doktorant z Katedry Mikrosystemów na W12. Urządzenie ma wysokość 20 mm, szerokość 10 mm, a grubość 5 mm. Struktury odpowiadające za pomiar siły to belki o grubość od 200 do 600 mikrometrów. Całość jest drukowana w technologii 3D, dzięki czemu można dostosować mikrodoniczki do dowolnego rozmiaru nasiona. Test próbki nasion trwa około 5 dni, w zależności od okresu kiełkowania danej rośliny. Jak szybko urośnie? – Przykładowo, bierzemy losowych sto nasion z danej partii, którą chcemy wysiać. Umieszczamy poszczególne nasiona w naszych mikrodoniczkach, które są wyposażone w system dostarczania wody i składników odżywczych – tłumaczy Bartosz Kawa. – Nasiono kiełkuje w naszym urządzeniu, odginając przy tym drukowane sensory siły w mikrodoniczce. Jeśli 90 procent nasion, które testujemy, osiągnie wymaganą siłę, która świadczy o dużym potencjale wzrostu, adekwatnie mamy informację, że statystycznie 90 procent naszej partii nasion wykazuje również taki potencjał. W ciągu kilku dni mamy statystyczną informację o produktywności całej partii nasion – mówi doktorant z W12. Projekt mikrodoniczki zapoczątkował dr Krzysztof Adamski z Wydziału Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki. W realizację włączyli się doktoranci: Bartosz Kawa i Danylo Lizanets, a także prof. Jan Dziuban i prof. Rafał Walczak. – Wpadliśmy na pomysł, żeby stworzyć urządzenie, które będzie uniwersalne i ekstremalnie proste w wykonaniu dzięki wykorzystaniu druku 3D – mówi Bartosz Kawa. Dodaje, że na świecie są prowadzone testy siły wzrostu nasion, ale badania te opierają się na urządzeniach wytwarzanych ze szkła i krzemu. – Są to bardzo drogie i skomplikowane technologie, które słabo sprawdzą się na szerszą skalę przy tak różnorodnych nasionach. Nasze rozwiązania mają szanse na zastosowanie komercyjne – uważa doktorant. Bartosz Kawa - doktorant z Katedry Mikrosystemów na W12 (fot. PWr) Nie tylko zmierzy, ale też odżywi Naukowcy planują wykorzystać materiały biodegradowalne, tak aby mikrodoniczki mogły być zasadzane razem z nasionem w ziemi, dodatkowo dostarczając mu dodatkowych wartości odżywczych w dalszym okresie wzrostu. – W tym wypadku druk 3D daje nam możliwość dostosowania mikrodoniczki do dowolnego rozmiaru nasiona – mówi Bartosz Kawa. Autorzy projektu zaznaczają, że jest to jeden z pierwszych przykładów wykorzystania w pełni drukowanych czujników siły. Układ składa się także z kamery, która rejestruje wzrost nasion. Specjalistyczne oprogramowanie analizuje odgięcie czujnika siły i na tej podstawie wylicza wartość siły wzrostu, jaką wykazuje korzeń i łodyga nasiona. – Dodatkowo poprzez pompę perystaltyczną i rurki mikrofluidyczne do doniczki doprowadzana jest woda oraz – jeśli potrzeba – substancje odżywcze. W komorze, w której odbywa się eksperyment, monitorujemy także temperaturę – wyjaśniają naukowcy z W12. Badania są obecnie na etapie prac nad automatyzacją procesu testowania nasion. Do tej pory wykonano testy w laboratorium, mierząc siłę przy wzroście z wodą, różnymi substancjami odżywczymi oraz substancjami szkodliwymi. Kolejny krok to zasianie próbek w ziemi i skorelowanie siły z rzeczywistym potencjałem wzrostu. Urządzenie zaprojektowane przez naukowców z Politechniki Wrocławskiej znajdzie zastosowanie głównie w przemyśle rolniczym. Rolnik będzie mógł sprawdzić całą partię nasion przed wysianiem, żeby mieć gwarancję udanych plonów. Z kolei producenci nasion będą mieli narzędzie do oceny jakości swoich produktów, a także do badań nad bezpośrednim wpływem czynników szkodliwych dla upraw. Źródło: © Politechnika Wrocławska