Quando as plantas estão saudáveis, elas emitem luz vermelha que é quase impossível de ver a olho nu, mas com um novo instrumento desenvolvido na Universidade de York, agora é possível medir essa luz em um laboratório ou no campo.

Embora possa parecer ficção científica dizer que as plantas saudáveis ??brilham, essa fluorescência atrasada vem da luz absorvida do sol, relacionada à atividade fotossintética e à saúde da planta. As plantas emitem esse brilho depois de absorverem um flash de luz.

"Podemos dizer o quão saudável é a planta pela robustez da luz vermelha que emitem. Quanto mais fraca fica a luz, menos saudável é a planta", diz o professor associado de biofísica Ozzy Mermut, da Faculdade de Ciências de York. "Você nem sempre pode dizer a saúde da planta apenas olhando para ela. Frequentemente, ela parecerá verde e saudável até que você a teste."

É aí que entra o novo biossensor altamente sensível e portátil que Mermut e o professor de química de York, William Pietro, projetaram. "Desenvolvemos um dispositivo que pode capturar a emissão de luz de baixa intensidade das plantas", diz Pietro.

A ferramenta, um dispositivo portátil de contagem de fótons de fluorescência retardada habilitado para SiPM (fotomultiplicador de silício de estado sólido) com excitação plug-and-play integrada de um LED simples, pode ser facilmente implantada remotamente. Isso permite que o dispositivo ajude a medir a saúde e a sustentabilidade das plantas, especialmente aquelas estressadas por emissões de CO 2 , gases de efeito estufa e eventos climáticos extremos , além de avaliar os impactos da industrialização. Não só pode ser usado em um laboratório, mas, como é do tamanho de uma maleta, pode ser facilmente transportado de um local para outro, seja em plantações em Saskatchewan, de onde vem o Mermut, em terras indígenas protegidas em todo o Canadá ou nas florestas tropicais do Brasil.

"Os resultados disso podem nos dizer sobre a reação das plantas sob várias condições ambientais, incluindo seca, calor e estresse por choque frio ou após inundações. Ele faz isso de uma maneira nova e poderosa que nos permite estudar esse fenômeno de emissão de plantas diretamente em campo. É tão sensível que pode contar fótons individuais, partículas de luz, emitidas pelas plantas", diz Pietro.

Isso não teria sido possível até alguns anos atrás. A tecnologia era muito grande, nem um pouco portátil, complicada e cara, o que impedia estudos de campo até agora. Mermut e Pietro esperam que outros pesquisadores também comecem a usar o instrumento em seus estudos, talvez para estudar os impactos das mudanças climáticas ao longo do tempo nas plantas.

No futuro, eles esperam montar o equipamento em um drone para que ele possa sobrevoar florestas tropicais, áreas de conservação e campos agrícolas – o que pode ajudar os agricultores a lidar com a segurança alimentar – para avaliar sua saúde e como ela muda com o tempo ou em reação a estressores ambientais. .

"Isso é muito importante porque cerca de 20 por cento do oxigênio é produzido pelas florestas tropicais brasileiras", diz Mermut, que tem experiência na criação de dispositivos médicos implantados remotamente para aplicações globais de saúde e pesquisa em ciências da vida espacial. “Você pode imaginar o quão útil essa tecnologia pode se tornar no futuro, não apenas para as plantas, mas também para os humanos”.

Os pesquisadores publicaram seu estudo de prova de conceito, "A SiPM-Enabled Portable Delayed Fluorescence Photon Counting Device: Climatic Plant Stress Biosensing" em uma edição especial da revista Biosensors —Photonics-Based (Bio-)Sensors for a Healthy Planet.

Já estão ensinando aos alunos do curso de Biofísica do Departamento de Física e Astronomia os conceitos e como usar os equipamentos de pesquisa do MiBAR Lab, onde podem simular os estresses encontrados na natureza em estufas, para ver os efeitos sobre várias plantas .

É um exemplo de como a pesquisa de ponta não está sendo usada apenas imediatamente na sala de aula, mas também no campo.