气候变化、人口不断增长、耕地稀缺、，而有限的资源正迫使农业行业采取更可持续、更精确的做法，以促进更有效地利用资源（例如水、化肥和农药）并减轻环境影响。开发有效地在作物中部署农用化学品（如微量营养素、杀虫剂和抗生素）的输送系统，将有助于确保高生产率和高产品质量，同时最大限度地减少资源浪费，这一点至关重要。

现在，新加坡和美国的研究人员已经开发出第一种基于微针的植物药物输送技术。该方法可用于精确地向特定植物组织输送控制量的农用化学品，以用于研究目的。如果在田间应用，它有一天可能会用于精准农业，以改善作物质量和疾病管理。

这项工作是由农业精准破坏性可持续技术的研究人员领导的( STAP公司)跨学科研究小组新加坡-MIT研究与技术联盟（SMART），麻省理工学院在新加坡的研究企业，以及麻省理学院和淡马锡生命科学实验室（TLL）的合作者。

植物中农药施用的当前和标准做法，如叶面喷施，由于施用偏离目标、雨水径流迅速以及活性物质迅速降解，效率低下。这些做法还造成严重的有害环境副作用，例如水和土壤污染、生物多样性丧失和生态系统退化；以及公众健康问题，如呼吸道问题、化学物质接触和食品污染。

新型丝质微针技术通过将已知数量的有效载荷直接部署到植物的深层组织中，从而绕过这些限制，从而提高植物生长的效率，并有助于疾病管理。这项技术是微创的，因为它提供的化合物不会对植物造成长期损害，而且在环境上是可持续的。它最大限度地减少了资源浪费，减轻了农药污染环境所造成的不利副作用。此外，它将有助于促进精确的农业实践，并提供新的工具来研究植物和设计作物特性，帮助确保粮食安全。

在一篇题为“利用蚕丝微针在植物中进行药物传递”的论文中描述出版在最近一期的高级材料该研究研究了有史以来第一种用于向多种植物输送小分子化合物的聚合物微针，以及植物对生物材料注射的反应。通过基因表达分析，研究人员可以仔细检查微针注射后对药物释放的反应。观察到最小的疤痕和愈伤组织形成，表明注射对植物的伤害最小。本研究提供的概念证明为植物微针在植物生物学和农业中的应用打开了大门，使人们能够通过有效有效的有效载荷传递来调节植物生理学和研究新陈代谢。

该研究优化了微针的设计，以适应拟南芥（mouse-ear-cres），选定的模式植物。赤霉素（GA3）是一种广泛应用于农业的植物生长调节剂，被选择用于输送。研究人员发现，通过微针输送GA3比传统方法（如叶面喷雾剂）更有效地促进生长。然后，他们使用遗传方法证实了该技术的有效性，并证明该技术适用于各种植物物种，包括蔬菜、谷物、大豆和大米。

论文合著者、DiSTAP首席研究员、麻省理工学院土木与环境工程副教授Benedetto Marelli教授分享， “与目前的农用化学品输送方法相比，该技术节省了资源，但存在浪费现象。在应用过程中，微针突破组织屏障，直接在植物内部释放化合物，避免了农用化学品的损失。该技术还允许精确控制农用化学品的数量，并可在植物体内释放化合物。”使用cal，确保高科技精准农业和作物生长，以优化产量。”

“第一种技术对农业行业来说是革命性的。它还将资源浪费和环境污染降至最低。未来，随着自动化微针的应用成为可能，该技术可能用于高科技室外和室内农场，以实现精确的农药输送和疾病管理。”麻省理工学院博士后、论文第一作者曹永腾补充道。

Sally Koh说：“这项工作还强调了使用遗传工具研究植物对生物材料的反应的重要性。从遗传水平分析这些反应可以全面了解这些反应，从而为开发可用于整个农牧业的未来生物材料提供指导。”，本书的第一作者之一，也是NUS和TLL的博士候选人。

正如论文共同通讯作者、TLL首席研究员和NUS助理教授Daisuke Urano教授所阐述的，未来似乎充满希望， “我们的研究已经验证了丝基微针在农业化学应用中的用途，我们期待着将该技术和微针设计进一步发展为可扩展的制造和商业化模型。同时，我们也在积极研究可能产生重大影响的潜在应用对社会的影响。”

在Marelli之前监督的研究基础上，扩大了使用丝微针在植物中进行药物传递的研究。最初的想法是由SMART和麻省理工学院构思的：曹马雷利（Marelli）和DiSTAP联合首席研究员蔡南海（Nam-Hai Chua）教授。TLL和新加坡国立大学的研究人员，Urano Daisuke教授和Koh教授，加入了这项研究，以贡献生物学观点。该研究由SMART进行，并由新加坡国家研究基金会（NRF）在其卓越研究校园和科技企业（CREATE）计划下提供支持。

SMART由麻省理工学院和自然资源基金会于2007年成立。SMART是CREATE的第一个实体，由NRF开发。SMART是麻省理工学院和新加坡研究互动的智力和创新中心，在双方感兴趣的领域开展前沿研究。SMART目前由一个创新中心和多学科研究小组组成：抗菌耐药性、制造个性化医疗关键分析、DiSTAP、未来城市交通和低能电子系统。

注：本文由院校官方新闻直译，仅供参考，不代表指南者留学态度观点。