Sebuah tim ilmuwan dari MIT dan Singapura telah menemukan cara yang inovatif dan ramah lingkungan untuk merawat tanaman dengan lebih baik—menggunakan jarum kecil yang terbuat dari sutra.

Jarum mikro ini dapat menyalurkan nutrisi, vitamin, dan bahkan memantau kesehatan tanaman, menawarkan alternatif yang lebih tepat daripada menyemprotkan bahan kimia, yang sering kali menyebabkan limbah dan polusi.

Biasanya, ketika petani menyemprotkan pestisida atau pupuk pada tanaman, hanya sekitar setengah dari bahan kimia yang benar-benar mencapai tanaman.

Sisanya berakhir di udara atau tanah, yang dapat membahayakan lingkungan.

Untuk mengatasi hal ini, para peneliti mengembangkan jarum mikro sutra berongga yang dapat menyuntikkan zat langsung ke tanaman, memastikan hampir tidak ada yang terbuang.

Penelitian ini dipublikasikan di Nature Nanotechnology dan dipimpin oleh Benedetto Marelli, seorang profesor teknik sipil dan lingkungan di MIT.

Proyek ini juga melibatkan peneliti dari Singapore-MIT Alliance for Research and Technology (SMART), termasuk Yunteng Cao dan Doyoon Kim, yang merancang metode baru untuk membuat jarum mikro ini dengan murah dan mudah.

Alih-alih membutuhkan peralatan laboratorium yang mahal, tim tersebut menemukan cara untuk membuatnya menggunakan protein sutra yang dicampur dengan garam dalam cetakan kecil.

Saat air mengering, garam membentuk kristal yang dapat dicuci, meninggalkan ruang kosong di setiap jarum.

Ini berarti teknik ini cukup sederhana untuk dilakukan di luar laboratorium berteknologi tinggi, bahkan mungkin di dapur biasa.

Jarum mikro ini dirancang untuk menembus lapisan luar tanaman yang keras tanpa menyebabkan kerusakan serius.

Dalam penelitian sebelumnya, tim yang sama menunjukkan bahwa jarum mikro sutra dapat memberikan dosis kecil bahan kimia dan memantau pH tanaman.

Namun sekarang, dengan desain berongga barunya, jarum tersebut dapat memberikan dosis nutrisi dan obat yang jauh lebih besar.

Ini merupakan langkah maju yang besar untuk digunakan dalam pertanian skala besar.

Dalam pengujian, para peneliti menggunakan jarum mikro mereka untuk merawat tanaman tomat dengan zat besi guna melawan penyakit yang disebut klorosis, yang mengubah daun menjadi kuning dan mengurangi hasil panen.

Jarum tersebut menyediakan pasokan zat besi yang stabil langsung ke tanaman, secara efektif merawat kondisi tersebut tanpa merusak tanaman.

Mereka juga berhasil menambahkan vitamin B12 ke tanaman tomat—nutrisi yang biasanya tidak ditemukan pada tanaman—yang akhirnya mencapai buah.

Hal ini dapat membuka cara baru untuk membuat buah dan sayuran lebih bergizi bahkan sebelum dipanen.

Selain memberikan nutrisi, jarum mikro juga dapat memantau kesehatan tanaman.

Dalam satu percobaan, tim menggunakan jarum tersebut untuk mendeteksi kadmium, logam berat beracun, pada tanaman tomat yang tumbuh di air yang terkontaminasi.

Jarum tersebut menyerap racun hanya dalam 15 menit, menawarkan cara yang cepat dan andal untuk mendeteksi zat berbahaya.

Mereka juga melacak kadar kadmium selama 18 jam, menunjukkan bagaimana jarum mikro dapat membantu petani mengawasi keamanan tanaman secara langsung.

Metode tradisional untuk memeriksa kesehatan tanaman, seperti inspeksi visual atau pengujian getah, terlalu lambat atau baru mendeteksi masalah setelah kerusakan terjadi.

Jarum mikro baru ini dapat berfungsi sebagai sistem peringatan waktu nyata, membantu petani mengambil tindakan sebelum tanaman rusak parah.

Meskipun tim menerapkan jarum mikro pada tanaman dengan tangan selama penelitian, Marelli yakin jarum tersebut dapat dipasang pada peralatan pertanian atau kendaraan otonom di masa mendatang untuk merawat lahan yang luas dengan cepat dan efisien.

Ia melihat teknologi ini bukan sebagai pengganti semua praktik pertanian yang ada, tetapi sebagai alat yang ampuh untuk bekerja berdampingan dengan praktik tersebut, mengurangi limbah kimia dan dampak lingkungan.

Para peneliti juga mencatat bahwa metode pembuatan jarum mikro yang sederhana dan murah ini dapat digunakan di luar pertanian.

Mereka menyarankan agar jarum mikro ini dapat diadaptasi untuk digunakan dalam pengobatan, khususnya untuk memberikan obat atau memantau kesehatan manusia.

Pada akhirnya, tujuannya adalah untuk menciptakan masa depan di mana menanam lebih banyak makanan tidak mengorbankan lingkungan.

Dengan jarum mikro sutra, akhirnya mungkin untuk meningkatkan hasil panen, memperbaiki gizi makanan, dan melindungi ekosistem—semuanya pada saat yang bersamaan.

Caption: Tim menunjukkan teknik baru mereka dapat digunakan untuk memberi tanaman zat besi guna mengobati penyakit yang dikenal sebagai klorosis dan menambahkan B12 ke tanaman tomat agar lebih bergizi bagi manusia/Benedetto Marelli.

Sebuah tim ilmuwan dari MIT dan Singapura telah menemukan cara yang inovatif dan ramah lingkungan untuk merawat tanaman dengan lebih baik—menggunakan jarum kecil yang terbuat dari sutra.

Jarum mikro ini dapat menyalurkan nutrisi, vitamin, dan bahkan memantau kesehatan tanaman, menawarkan alternatif yang lebih tepat daripada menyemprotkan bahan kimia, yang sering kali menyebabkan limbah dan polusi.

Biasanya, ketika petani menyemprotkan pestisida atau pupuk pada tanaman, hanya sekitar setengah dari bahan kimia yang benar-benar mencapai tanaman.

Sisanya berakhir di udara atau tanah, yang dapat membahayakan lingkungan.

Untuk mengatasi hal ini, para peneliti mengembangkan jarum mikro sutra berongga yang dapat menyuntikkan zat langsung ke tanaman, memastikan hampir tidak ada yang terbuang.

Penelitian ini dipublikasikan di Nature Nanotechnology dan dipimpin oleh Benedetto Marelli, seorang profesor teknik sipil dan lingkungan di MIT.

Proyek ini juga melibatkan peneliti dari Singapore-MIT Alliance for Research and Technology (SMART), termasuk Yunteng Cao dan Doyoon Kim, yang merancang metode baru untuk membuat jarum mikro ini dengan murah dan mudah.

Alih-alih membutuhkan peralatan laboratorium yang mahal, tim tersebut menemukan cara untuk membuatnya menggunakan protein sutra yang dicampur dengan garam dalam cetakan kecil.

Saat air mengering, garam membentuk kristal yang dapat dicuci, meninggalkan ruang kosong di setiap jarum.

Ini berarti teknik ini cukup sederhana untuk dilakukan di luar laboratorium berteknologi tinggi, bahkan mungkin di dapur biasa.

Jarum mikro ini dirancang untuk menembus lapisan luar tanaman yang keras tanpa menyebabkan kerusakan serius.

Dalam penelitian sebelumnya, tim yang sama menunjukkan bahwa jarum mikro sutra dapat memberikan dosis kecil bahan kimia dan memantau pH tanaman.

Namun sekarang, dengan desain berongga barunya, jarum tersebut dapat memberikan dosis nutrisi dan obat yang jauh lebih besar.

Ini merupakan langkah maju yang besar untuk digunakan dalam pertanian skala besar.

Dalam pengujian, para peneliti menggunakan jarum mikro mereka untuk merawat tanaman tomat dengan zat besi guna melawan penyakit yang disebut klorosis, yang mengubah daun menjadi kuning dan mengurangi hasil panen.

Jarum tersebut menyediakan pasokan zat besi yang stabil langsung ke tanaman, secara efektif merawat kondisi tersebut tanpa merusak tanaman.

Mereka juga berhasil menambahkan vitamin B12 ke tanaman tomat—nutrisi yang biasanya tidak ditemukan pada tanaman—yang akhirnya mencapai buah.

Hal ini dapat membuka cara baru untuk membuat buah dan sayuran lebih bergizi bahkan sebelum dipanen.

Selain memberikan nutrisi, jarum mikro juga dapat memantau kesehatan tanaman.

Dalam satu percobaan, tim menggunakan jarum tersebut untuk mendeteksi kadmium, logam berat beracun, pada tanaman tomat yang tumbuh di air yang terkontaminasi.

Jarum tersebut menyerap racun hanya dalam 15 menit, menawarkan cara yang cepat dan andal untuk mendeteksi zat berbahaya.

Mereka juga melacak kadar kadmium selama 18 jam, menunjukkan bagaimana jarum mikro dapat membantu petani mengawasi keamanan tanaman secara langsung.

Metode tradisional untuk memeriksa kesehatan tanaman, seperti inspeksi visual atau pengujian getah, terlalu lambat atau baru mendeteksi masalah setelah kerusakan terjadi.

Jarum mikro baru ini dapat berfungsi sebagai sistem peringatan waktu nyata, membantu petani mengambil tindakan sebelum tanaman rusak parah.

Meskipun tim menerapkan jarum mikro pada tanaman dengan tangan selama penelitian, Marelli yakin jarum tersebut dapat dipasang pada peralatan pertanian atau kendaraan otonom di masa mendatang untuk merawat lahan yang luas dengan cepat dan efisien.

Ia melihat teknologi ini bukan sebagai pengganti semua praktik pertanian yang ada, tetapi sebagai alat yang ampuh untuk bekerja berdampingan dengan praktik tersebut, mengurangi limbah kimia dan dampak lingkungan.

Para peneliti juga mencatat bahwa metode pembuatan jarum mikro yang sederhana dan murah ini dapat digunakan di luar pertanian.

Mereka menyarankan agar jarum mikro ini dapat diadaptasi untuk digunakan dalam pengobatan, khususnya untuk memberikan obat atau memantau kesehatan manusia.

Pada akhirnya, tujuannya adalah untuk menciptakan masa depan di mana menanam lebih banyak makanan tidak mengorbankan lingkungan.

Dengan jarum mikro sutra, akhirnya mungkin untuk meningkatkan hasil panen, memperbaiki gizi makanan, dan melindungi ekosistem—semuanya pada saat yang bersamaan.