식물을 위한 마이크로니들 기반 약물 전달 기술

식물을 위한 마이크로니들 기반 약물 전달 기술

식물을 위한 마이크로니들 기반 약물 전달 기술? 기후 변화로 인한 환경 조건 증가, 계속 증가하는 인구, 경작지 부족, 제한된 자원으로 인해 농업 산업은 자원의 보다 효율적인 사용을 촉진하는 보다 지속 가능하고 정확한 관행을 채택하도록 압력을 받고 있습니다. 살충제 및 환경 영향 완화, 미량 영양소, 살충제, 항생제와 같은 농약을 작물에 효율적으로 배치하는 전달 시스템을 개발하는 것은 자원 낭비를 최소화하면서 높은 생산성과 고품질을 보장하는 데 도움이 될 것입니다. 이제 싱가포르와 미국의 연구진이 식물을 위한 최초의 마이크로니들 기반 약물 전달 기술을 개발했습니다. 이 방법은 연구 목적으로 특정 식물 조직에 조절된 양의 농약을 정확하게 전달하는 데 사용할 수 있습니다. 현장에 적용하면 언젠가는 작물의 품질과 질병 관리를 개선하기 위해 정밀 농업에 사용될 수 있습니다. 이 연구는 싱가포르와 MIT 연구 및 기술 연합의 파괴적이고 지속 가능한 농업 정밀 기술 학제 간 연구 그룹 연구자들과 싱가포르에 있는 MIT의 연구 기업인 MIT와 테마섹 생명과학 연구소의 협력자들이 주도하고 있습니다. 엽면 스프레이와 같은 식물의 농약 살포에 대한 현재 및 표준 관행은 표적 외 살포, 빗속의 빠른 유출, 활성 물질의 빠른 분해로 인해 비효율적입니다. 이러한 관행은 또한 물과 토양 오염, 생물 다양성 손실, 생태계 악화와 같은 심각한 환경적 부작용과 호흡기 문제, 화학 물질 노출, 식품 오염과 같은 공중 보건 문제를 유발합니다. 새로운 실크 기반 마이크로니들 기술은 알려진 양의 페이로드를 식물의 심부 조직에 직접 배치하고 표적화함으로써 이러한 한계를 우회하여 식물 성장의 효능을 높이고 질병 관리에 도움이 될 것입니다. 이 기술은 식물에 장기적인 손상을 일으키지 않고 화합물을 전달하기 때문에 최소 침습적이며 환경적으로 지속 가능합니다. 자원 낭비를 최소화하고 환경의 농약 오염으로 인한 부작용을 완화합니다. 또한 정확한 농업 관행을 육성하고 식물을 연구하고 작물 특성을 설계하는 새로운 도구를 제공하여 식량 안보를 보장하는 데 도움이 될 것입니다. 이 연구는 어드밴스드 매터리얼즈 최근 호에 게재된 실크 마이크로니들을 사용한 식물의 약물 전달이라는 제목의 논문에서 다양한 식물에 작은 화합물을 전달하는 데 사용되는 최초의 고분자 마이크로니들과 생체 재료 주입에 대한 식물 반응을 연구합니다. 연구진은 유전자 발현 분석을 통해 마이크로니들 주사 후 약물 전달에 대한 반응을 면밀히 조사할 수 있었습니다. 최소한의 흉터와 굳은살 형성이 관찰되어 주사로 인한 식물의 상처를 최소화할 수 있었습니다. 이 연구에서 제공한 개념 증명은 식물 생물학 및 농업 분야에서 식물 마이크로니들을 적용할 수 있는 문을 열어주며 적재물의 효율적이고 효과적인 전달을 통해 식물 생리학을 조절하고 신진대사를 연구할 수 있는 새로운 수단을 가능하게 합니다. 이 연구는 선택된 모델 식물인 쥐 귀 크레스의 전신 수송 시스템을 표적으로 삼기 위해 마이크로니들의 설계를 최적화했습니다. 농업에서 널리 사용되는 식물 성장 조절제인 지베렐릭산이 배송 대상으로 선정되었습니다. 연구진은 마이크로니들을 통해 GA3를 전달하는 것이 기존 방법보다 성장 촉진에 더 효과적이라는 사실을 발견했습니다. 그런 다음 유전자 방법을 사용하여 효과를 확인하고 이 기술이 채소, 시리얼, 대두, 쌀 등 다양한 식물 종에 적용될 수 있음을 입증했습니다. 논문의 공동 특파원 저자이자 DiSTAP의 수석 연구원, MIT의 토목 및 환경 공학 부교수인 베네데토 마렐리 교수는 다음과 같이 말했습니다. 이 기술은 폐기물로 인해 어려움을 겪고 있는 현재의 농약 공급 방법과 비교했을 때 자원을 절약합니다. 적용하는 동안 마이크로니들은 조직 장벽을 뚫고 식물 내부에 직접 화합물을 방출하여 농약 손실을 방지합니다. 또한 이 기술을 사용하면 사용되는 농약의 양을 정밀하게 제어하여 첨단 정밀 농업과 작물 재배를 보장하여 수확량을 최적화할 수 있다고 말했습니다. 또한, 이에 대해서 최초의 기술은 농업 산업에 혁신적인 기술이며, 자원 낭비와 환경 오염을 최소화하고 향후 자동화된 마이크로니들 적용이 가능해짐에 따라 이 기술은 정밀한 농약 전달 및 질병 관리를 위해 첨단 야외 및 실내 농장에서 사용될 수 있다고 MIT의 논문 및 포스트닥의 제1저자인 카오윈텡은 덧붙입니다. 이이서 NUS와 TLL의 박사 후보인 샐리 코는 다음과 같이 말했습니다. 이 연구는 또한 유전자 도구를 사용하여 생체 재료에 대한 식물 반응을 연구하는 것의 중요성을 강조합니다. 유전자 수준에서 이러한 반응을 분석하면 이러한 반응을 포괄적으로 이해할 수 있으므로 농식품 산업 전반에 걸쳐 사용할 수 있는 미래 바이오 소재 개발의 지침이 될 수 있다고 합니다. 그리고 논문의 공동 특파원 저자이자 TLL 수석 연구원, NUS 겸임 조교수인 우라노 다이스케 교수는 우리의 연구는 농약 적용에 실크 기반 마이크로니들을 사용하는 것을 검증했고 그리고 이 기술과 마이크로니들 디자인을 제조 및 상용화를 위한 확장 가능한 모델로 더욱 발전시킬 수 있기를 기대하고 동시에 사회에 중대한 영향을 미칠 수 있는 잠재적 응용 분야도 적극적으로 조사하고 있습니다. 실크 마이크로니들을 사용하여 식물의 약물 전달에 대한 연구는 마렐리가 감독한 이전 연구를 통해 확장되었습니다. 이것의 최초 아이디어는 스마트와 MIT가 고안했습니다. 바로 마렐리, 차오, 그리고 DiSTAP의 공동 수석 연구원인 남하이추아 교수가 고안했죠. 더불어 TLL과 싱가포르 국립대학교의 연구원인 우라노 다이스케 교수와 고 교수가 생물학적 관점에 기여하기 위해 이 연구에 참여했고 이 연구는 스마트가 수행하고 싱가포르 국립연구재단이 연구 우수성 및 기술 기업 캠퍼스 프로그램에 따라 지원합니다. 스마트는 2007년 MIT와 NRF가 설립했습니다. 스마트는 NRF가 개발한 크리에이트의 첫 번째 법인입니다. 스마트는 MIT와 싱가포르 간의 연구 상호 작용을 위한 지적 및 혁신 허브 역할을 하며, 양측의 관심 분야에 대한 최첨단 연구를 수행합니다. 또한, 스마트는 현재 혁신 센터와 학제 간 연구 그룹으로 구성되어 있습니다. 주요 연구 분야는 항균제 내성, 제조를 위한 중요 분석, 맞춤형 의약품, DiSTAP, 미래 도시 모빌리티 및 저에너지 전자 시스템에 대해서 연구하고 있습니다.