فناوری‌های پیشرفته امکان آزادسازی دارو را در سلول‌های خاص بدن امکان‌پذیر می‌کنند. دانشمندان معتقدند اگر تولیدکنندگان نتوانند به افزایش تقاضای جهانی مواد غذایی پاسخ دهند، برای بهبود کارایی بخش کشاورزی همین فناوری‌ها باید در کشاورزی اعمال شوند.

در مقاله‌ای که به تازگی در نشریه  Nature Nanotechnology منتشر شده است، محققان دانشگاه کالیفرنیا و دانشگاه کارنگی ملون برخی از راهکارهای شناخته شده برای بهبود کشاورزی با فناوری نانو را بررسی کردند.

خوان پابلو ژیرالدو می‌گوید مطالعاتی وجود دارد که براساس آن پیش‌بینی می‌کنیم در سال ۲۰۵۰ نسبت به سطح ۲۰۲۰ تولید مواد غذایی را تا ۶۰ درصد افزایش می‌دهیم. در حال حاضر، ما در حال تلاش برای انجام این کار از طریق روش‌های رهایش ناکارآمد آگروشیمی هستیم.

وی می‌افزاید: نیمی از کل کودهای استفاده شده در مزارع در محیط از بین می‌روند و آب‌های زیرزمینی را آلوده می‌کنند. در مورد سموم دفع آفات معمولاً این وضعیت حتی بدتر است. فقط ۵ درصد این سموم به اهداف مورد نظر خود می‌رسند. مابقی به آلودگی محیط می‌انجامند. بنابراین فضای زیادی برای کار وجود دارد.

در حال حاضر، کشاورزی حداکثر ۲۸ درصد از انتشار گازهای گلخانه‌ای جهان را به خود اختصاص می‌دهد. محققان در بررسی‌های خود، رویکردهای خاص وام گرفته شده از نانوپزشکی را برای رهایش سموم دفع آفات به کار می‌گیرند تا این مواد و علف کش‌ها و قارچ کش‌ها با کارایی بالاتر به اهداف بیولوژیکی برسند.

ژیرالدو گفت: ما در حال توسعه فناوری‌های تحویل هدفمند هستیم که حاوی نانوموادی پوشش‌داده شده با قندها یا پپتیدهایی هستند که پروتئین‌های خاص را روی سلول‌های گیاهی و اندامک‌ها تشخیص می‌دهند. این رویکرود به ما این امکان را می‌دهد تا ماشین‌آلات مولکولی موجود در گیاه را هدف بگیریم و مواد شیمیایی مورد نظر را به جایی که گیاه به آن احتیاج دارد، برسانیم، به عنوان مثال عروق گیاهی، اندامک‌ها یا مکان‌های عفونت‌ در گیاه از جمله اهداف در این رویکرد هستند.

راهبرد دیگری که در این مقاله مورد بحث قرار گرفته است، استفاده از هوش مصنوعی و یادگیری ماشین برای ایجاد «دوقلوی دیجیتال» است. محققان پزشکی از مدل‌های محاسباتی یا «بیماران دیجیتال» برای شبیه‌سازی نحوه تعامل داروها و حرکت در بدن استفاده می‌کنند. محققان برای گیاهان همین کار را می‌توانند انجام دهند، برای طراحی مولکول‌های نانوذرات می‌توان از این رویکرد استفاده کرد.

گرگ لوری می‌گوید: تحویل دقیق مواد با کمک فناوری‌نانو به گیاهان، می‌تواند کشاورزی را تغییر دهد، اما چالش‌های فنی مهمی وجود دارد که ابتدا باید بر آنها غلبه کرد. من نسبت به آینده رویکردهای فناوری نانوبیوتکنولوژی گیاهی و تأثیرات مفید آن بر توانایی ما در تولید پایدار مواد غذایی خوش‌بین هستم.