それよりも、 彼女を土壌に結びつけるのは、実験室でのハーパーの仕事です。
コーバリスにあるオレゴン州立大学の科学者、 ハーパーは熱心に小さな研究をしています、 ナノ粒子と呼ばれる人工物質、 どちらが恩恵になり、どれが農民にとって悩みの種になるかを特定することを目的として、 消費者と環境。ナノ粒子、 分子のサイズは、 日焼け止めから生物医学装置まで、あらゆるものですでに使用されています。それらのごくわずかなサイズはそれらを効率的にします、 しかし、予測不可能でもあります。それがハーパーが心配していることです。農薬の最初のナノ製剤が静かに農地に流れ込んでいます。 そして彼女は次に何が起こるか知りたがっています。
エンジニアであり、毒物学者でもあります。 ハーパーは独自の視点を持っています。彼女は、ナノテクノロジーが薬と同じように農業に革命を起こすのを助けることができると信じています。しかし、彼女はナノ農薬の可能性とリスクを認識しています。 「ナノ農薬の大部分は毒性がないと思います」—または、 少なくとも、 現在の農薬ほど非標的生物に対して毒性はありません。 ハーパーは言います。 「危険な可能性のある一握りを特定する方法が必要です。」
個々のナノ農薬液滴のサイズを縮小することにより、 産業界から学界、環境保護庁に至るまで、農地に散布される毒素の総量を大幅に削減できるという幅広いコンセンサスがあります。液滴が小さいほど、総表面積が大きくなります。 作物の害虫との全体的な接触が大きくなります。同様に、 これらの小さな粒子は、次のように設計できます。 例えば、 カプセルと呼ばれる物理的なシェルは、環境の劣化に耐えることができます。 従来の農薬よりも長持ちする保護を提供します。しかし、その殻は、予測可能な物理的特性を変える可能性があります。 農薬が水にどれだけ溶けるかなど。
また、ハーパーは、ナノスケールのユニークな物理的特性が粒子の環境運命に疑問を投げかけていることもよく知っています。フィールドにスプレーしたら、 彼らは作物に固まりますか、それとも土壌を通って水域に滑り込みますか？最も気になる、 ハーパーは、害虫ではない生物（ミツバチや魚など）にすぐに取り込まれるのではないかと考えています。 そして、それらが環境内で存続する期間—サイズによって根本的に変化する可能性のあるプロパティ。 「わからない、 " 彼女が言います。
「ナノ対応農薬の可能性は信じられないほどです。 でも今はまだ夢です 」とSonnyRamaswamyは言います。 USDAの国立食品農業研究所の所長。そして、夢は農薬を超えています。彼は、低窒素を検出して農家の携帯電話にメッセージを送信できるナノサイズのセンサーや、リステリアやサルモネラと接触すると点灯するプラスチック製の食品包装に入ったナノセンサーの計画について説明しています。 「懸念は、ナノ粒子に関連する意図しない結果が生じる可能性があることです。これは、連邦政府機関が検討している大きな問題です。 」と彼は付け加えます。 「ステイシー・ハーパーのような人々は、私たちが潜在的な意図しない結果に対処していることを確認するために、そのヨーマンサービスを提供しています。」
「ナノ対応農薬の可能性は信じられないほどです。 しかし、それは今のところまだ夢です。」
ハーパーは、「ナノテクノロジー」という言葉を初めて聞いたときのことを覚えています。それは10年前、ラスベガスの米国環境保護庁での会議中に、 彼女はポスドクとして働いていました。彼女のチームは、ナノマテリアルの健康リスクを評価する任務を負っていました。 「大きな議論は、「彼らは何であり、なぜ私たちは彼らを心配しているのか、 」と彼女は回想します。
興味をそそられ、 ハーパーダブオールイン、 最初は、ドラッグデリバリー（この技術を採用した最初の製品の1つ）をターゲットにするために使用される金ナノ粒子などの生物医学的アプリケーションに焦点を当てています。環境に配慮した企業はすぐに、日焼け止めからにきび薬、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌（MRSA、 肉食性細菌）—安全性に関するフィードバック用。彼女はすぐに、この新しいテクノロジーで、 無限の数のナノ粒子タイプを作成できますが、 そして、その伝統的なリスク評価アプローチは、 個々のナノ粒子をテストします、 挑戦に追いつくつもりはありませんでした。 「それは本当に、あるナノ粒子を他のナノ粒子と比較してどのような物理的または構造的特性が毒性にするかを理解することです。 " 彼女が言います。
これらの答えを見つけるのは簡単ではありませんでした。 1つの問題は資金不足です。過去13年間で、 米国政府は、National Nanotechnology Initiative（NNI）に数十億ドルを注ぎ込んでいます。 20の連邦省庁にまたがる調整されたR＆Dプログラムであり、セクター全体でナノテクノロジーを促進することを目的としています。 2008年に、 NNIは前例のない一歩を踏み出し、環境衛生と安全の研究への資金提供も開始しました。 「新技術のリスクを評価する必要性は、GM（食品の遺伝子組み換え）の反発から学んだ教訓の1つです。 」とハーパーは言います。ここのところ、 しかし、 リスクテストに利用できるこのお金のごく一部は、主にナノ粒子を吸入する可能性のある労働者に焦点を当てています。
科学者たちは、もっと早く必要だと気づきました。 ナノ粒子のリスクを評価するより効率的な方法。ハーパー、 例えば、 ゼブラフィッシュに対するナノマテリアルの毒性を評価するためのテストを開発し、 実験用ラットの水生バージョン、 人間の健康と環境への影響を知らせることができるもの。 Ramaswamyはそれを「本当にクールなモデルシステム」と呼んでいます。
「私たちがテストした何百ものナノテク化合物のうち、 ほんの数人が危険信号を上げています、 ハーパーは言います。 「多くの場合、粒子の表面化学が全体的に正の電荷を持っているかどうかに要約されます。 " 意味、 例えば、 それらが人体に入ると、それらは負に帯電した細胞膜に引き付けられる可能性があるということです。トラブルを起こすナノ機能を追跡するために、 彼女は、物理的構造とその毒性の国際データベースの作成を支援しました。目標は、どのナノ粒子設計を避けるべきかを決定することです。 次に、その情報を業界と共有します。
それはハーパーの夫であり、現在のラボマネージャーでした。 ブライアン、 ナノ農薬の環境への影響に彼女の注意を向けた。数年前、 彼は国立農薬情報センター（NPIC）で働いていました。 OSUのキャンパスにある連邦政府の資金によるホットラインで、農薬の健康リスクに関する一般市民の質問に対応しています。ブライアンは、ナノシルバーの環境リスクに関する情報を求めて電話がかかってきたときに不意を突かれた。 市場に出回った最初のナノ農薬。幅広い消費者製品に使用されている抗菌性化合物であり、 衣類から栄養補助食品まで。
当然、 彼は妻に意見を求めた。彼女は科学文献のリスクについて何も見つけることができませんでした。 「ナノ農薬の環境運命は大きく、 ブラックホール、 ブライアンは言います。その隙間を埋めるのを助けるために、 ハーパーと同僚は最近、第一世代の農業用ナノ農薬が土壌と水の中をどのように移動するかを決定するための資金を受け取りました。 そして、彼らが不注意に魚やミツバチに危害を加える可能性があるかどうか。
これらのシナリオをテストするには、 ハーパーは、これらの化合物が環境内をどのように移動し、動物相と相互作用するかをテストするために、「ナノサイズの生態系」を作成しました。彼女の研究室では、 例えば、 わずか数グラムの土を保持するプラスチック容器は、胚性ゼブラフィッシュを保持する1/4サイズの容器の上に構えています。チームは農薬を土壌に適用し、ゼブラフィッシュの胚の奇形の数を記録します。ハーパーのOSUの同僚、 Louisa Hooven、 ナノ農薬製剤の空中噴霧が、ミツバチが花粉を巣箱に輸送する方法に影響を与えるかどうかを確認するための実験をまもなく開始します。チームは、年末までに調査結果を公開する予定です。
しかし、テストは思ったほど簡単ではありません。特定の農薬の有効成分は、すでに承認されている化学物質である可能性が高いため、 農薬会社はナノサイズのバージョンをテストする必要はありません。ハーパーは十分な壁にぶつかったので、農薬会社が自発的に化合物を共有するのではないかと疑っています。 またはそれらの製品がナノ粒子を含んでいるかどうかさえ。
そこで彼女は、農業用農薬を棚から引き出し始め、ナノサイズの粒子がすでに含まれているかどうかを確認しました。 どれの、 定義により、 それらをナノ対応農薬にします。 「ステイシーは粘り強く、 」とNPICディレクターのDavidStoneは言います。 ハーパーと2010年の論文を共同執筆し、「通常の農薬登録」がナノスケールで機能しない理由を説明しました。 「彼女はたくさんの馬力と創造的なアイデアを持っています、 」と彼は言います、 彼女はすでに市場に出ている製品をテストする数少ない研究者の一人だと付け加えました。
最初のスキャンでは、ハーパーと彼女の同僚がテストした12の農薬製品の90％にナノスケール範囲の粒子が含まれていることが明らかになりました。今、彼女はナノ粒子が有効成分であるかどうかを判断する必要があります。 化学安定剤、またはずっと農薬に含まれている単に良性の成分、 最近まで見られなかった。
「ナノ農薬の環境運命は大きく、 ブラックホール。」
「ナノ粒子の環境運命と輸送試験はほとんど行われていません。 」とジェニファー・サスは言います。 天然資源防衛協議会で有毒化学物質の規制に焦点を当てた上級科学者。 「これは費用のかかる調査です。 また、企業が環境モニタリングデータを収集した可能性がある場合は、 彼らはその情報を公開することに関心がありません 」と彼女は付け加えます。
しかしハーパーは、メーカーが単に農薬をナノ製剤に縮小するだけでなく、そう長くはかからないことを知っています。彼女は多機能ナノ農薬を見ることを期待しています—例えば、 有効成分を放出する前に、今後10年以内に害虫を検出できるバイオセンサーを搭載した製品。テクノロジーの進歩の速さは、これらの質問に迅速に答えるという彼女の決意を強めるだけです。
毎朝、アルシーからウィラメットバレーまで丘を越えて移動します。 彼女と彼女の夫は時々、彼らの研究が非常に多くのスプレーの必要性を減らすための持続可能な方法を見つけるのを助けることができるという刺激的なリマインダーを受け取ります。 「畑に散布されている殺菌剤や殺虫剤の匂いがします。 " 彼女が言います。 「このあたりの美しい国を楽しむために多くの時間を費やすほど、 もっと保護したいのです。」
この物語は、食品と環境の報告ネットワークによって作成されました、 独立した、 食品に焦点を当てた非営利通信社、 農業、 と環境衛生。
訂正：この記事は、MRSAを肉食性ウイルスとして誤って特定しました。肉食性細菌です。
