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  TitoloBio-ristor: monitoraggio in continua dei parametri biochimici nella linfa delle piante
  Sommario
Sistema biocompatibile e non invasivo, in grado di analizzare in continua la concentrazione ionica della linfa di una pianta, monitorarne lo stato fisiologico, e riconoscere precocemente l’insorgenza di eventuali stress biotici e abiotici, al fine di ottimizzare l’uso di risorse idriche, concimi e antiparassitari.
  Stato della tecnica
Tipicamente, per monitorare le proprietà fisiologiche delle piante si è ricorso all’utilizzo di elettrodi metallici, sia per misure elettriche di tipo impedenziometrico, sia per realizzare sensori elettrochimici potenziometrici o amperometrici, con limitata biocompatibilità e durata nel tempo. L’agricoltura di precisione e la smart agricolture si basano su un uso diffuso di sensoristica in grado di monitorare ogni stadio della produzione agricola. In questo quadro, è richiesto l’uso di sensori in grado di monitorare in continua lo stato di salute delle piante e di condividere i dati acquisiti con un sistema integrato. Benché siano ormai presenti sul mercato molteplici tipologie di sensori, nessuna di queste è in grado, in continua e in modo non invasivo, di fornire un dato quantitativo diretto dello stato di salute delle piante.
  Invenzione
La presente invenzione fa parte del campo della sensoristica realizzata in strutture viventi e supera i limiti - di metodo e di misura - dello stato dell'arte, introducendo un nuovo sistema semplice, poco invasivo, efficace e biocompatibile Il sensore oggetto dell’invenzione è costituito da un transistor elettrochimico realizzato interamente su fibra tessile naturale (Bioristor), ad elevata biocompatibilità, inserito direttamente nel fusto della pianta allo scopo di leggere la composizione e le variazioni nei parametri biochimici della linfa. Il canale principale del Bioristor è realizzato ricoprendo un filamento in fibra tessile naturale con un sottile strato di polimero conduttore, in grado di assorbire ioni positivi dal liquido con il quale viene a contatto; questi sono «spinti» nel polimero da un opportuno campo elettrico, generato da un secondo elettrodo realizzato con un filo simile al primo, in fibra tessile ricoperta con il polimero organico. Il segnale viene quindi letto tramite una semplice scheda elettronica e inviato ad un computer sul quale è possibile seguire in tempo reale le variazioni di composizione della linfa della pianta e quindi le variazioni del suo stato fisiologico.
  TitolaritàConsiglio Nazionale delle Ricerche (CNR)
  Proprietà industrialeWO2018116149 (A1) ― 2018-06-28 (IT, PCT)
  E-mail di contattoreferenti.titolo@cnr.it
  Tagssensore, biocompatibile, linfa, piante, stress, acqua, concimi, antiparassitari, analisi. monitoraggio, parametri biochimici
  Vantaggi
Non invasività Totale biocompatibilità Basso costo Possibilità di un'analisi continua Possibilità di misurare direttamente la concentrazione ionica della linfa Possibilità di misurare sostanze diverse nella linfa grazie ad una adeguata funzionalizzazione
  Applicazioni
Riconoscere precocemente eventuali stress biotici e abiotici Ottimizzare l’input di risorse idriche, i concimi e gli antiparassitari Monitorare in continua lo stato fisiologico di una pianta Nuova tecnica per la fenotipizzazione delle piante
  Stadio di sviluppo
Il sensore è già stato testato in pomodoro, in frumento, in vite, in actinidia ed in Arundo donax. La biocompatibilità è già stata dimostrata. Il sensore ha dimostrato di poter dare un segnale precoce di stress idrico in pomodoro. Il sensore è stato utilizzato per studiare stress salino in pomodoro e in Arundo donax. Il sensore è già stato testato in pieno campo durante l’intera stagione di crescita e maturazione del pomodoro. Un sistema di elettronica a basso costo per situazioni controllate (celle o serre) è già stato sviluppato. E’ in fase di sviluppo un’elettronica di lettura da pieno campo.
  Immagine n° 1
  Immagine n° 2
  Immagine n° 3

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