Tuyến trùng ký sinh thực vật là những sinh vật nhỏ bé sống trong đất. Chúng ăn rễ cây trồng và gây thiệt hại cho cây trồng. Hiện nay, nông dân loại bỏ tuyến trùng bằng cách phun thuốc trừ sâu vào cây trồng của họ. Vì những hóa chất này chỉ tồn tại trên bề mặt đất nên chúng phải được bón với số lượng lớn, thường kèm theo một lượng nước lớn để đẩy chúng xuống rễ. Điều này có nghĩa là nông dân phải chi rất nhiều tiền cho thuốc trừ sâu, phải sử dụng nhiều nước và nhiều hóa chất độc hại xâm nhập vào môi trường.
Giờ đây, bằng cách sử dụng một loại virus thực vật biến đổi gen, các nhà khoa học đã phát triển một phương pháp xanh hơn và hiệu quả hơn để loại bỏ tuyến trùng.
Giáo sư Nicole Steinmetz của Đại học California, San Diego và các đồng nghiệp đã tìm kiếm một giải pháp thay thế ít lãng phí hơn, thân thiện với môi trường hơn và họ đã chuyển sang vi rút khảm xanh thuốc lá. Không giống như thuốc trừ sâu, Virus khảm xanh thuốc lá có khả năng lây lan tốt qua đất một cách tự nhiên.
Các kỹ sư đã phát triển các hạt nano làm từ virus thực vật có thể đưa các phân tử thuốc trừ sâu vào sâu trong đất mà trước đây không thể tiếp cận được. Sự phát triển này có tiềm năng giúp nông dân kiểm soát hiệu quả tuyến trùng ký sinh gây hại cho rễ cây đồng thời giảm thiểu chi phí, sử dụng thuốc trừ sâu và độc tính môi trường.
Đầu tiên, các nhà khoa học đã loại bỏ RNA của virus, khiến nó không lây nhiễm cho thực vật. Các hạt nano của virus biến đổi gen sau đó được trộn vào dung dịch chứa thuốc trừ sâu ivermectin. Thuốc trừ sâu được bao bọc trong các hạt nano thông qua một quá trình đơn giản là “chuyển đổi hình dạng nhiệt” làm nóng hỗn hợp.
Trong các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm, các hạt nano chứa thuốc trừ sâu này đã thâm nhập thành công vào 10 cm (3,9 inch) đất. Khi những hạt này được thu hồi từ các mẫu đất và thêm vào các đĩa petri chứa đầy tuyến trùng, thuốc trừ sâu mà chúng mang theo đã tiêu diệt ít nhất một nửa quần thể tuyến trùng.
Phương pháp tổng hợp một lần này có một số ưu điểm. Đầu tiên, nó có chi phí thấp, chỉ cần một vài bước và quy trình thanh lọc rất đơn giản. Phương pháp này có khả năng mở rộng cao hơn, mở đường cho nông dân có được sản phẩm giá cả phải chăng hơn. Thứ hai, phương pháp này chỉ đơn giản bao bọc thuốc trừ sâu trong các hạt nano thay vì liên kết hóa học với bề mặt, do đó bảo toàn cấu trúc hóa học ban đầu của thuốc trừ sâu.
Kế hoạch hiện nay là thử nghiệm các hạt nano trên cây trồng bị nhiễm tuyến trùng thực sự. Steinmetz cho biết: “Công nghệ này có tiềm năng cải thiện phương pháp xử lý trên đồng ruộng mà không làm tăng việc sử dụng thuốc trừ sâu”.
Một bài báo về nghiên cứu này gần đây đã được xuất bản trên tạp chí NanoLetters.