全球?qū)χ参镄允称返男枨蟛粩嘣鲩L，因此必須使用殺蟲劑來保護農(nóng)作物免受害蟲侵害并確保農(nóng)作物產(chǎn)量。然而，有一個主要缺點：殺蟲劑的廣泛使用導(dǎo)致過去昆蟲數(shù)量大幅減少。野生蜜蜂對授粉做出了重大貢獻，因此對農(nóng)業(yè)產(chǎn)量至關(guān)重要，其數(shù)量減少尤其令人擔憂。

為了解決這一困境，弗勞恩霍夫電子微系統(tǒng)和固態(tài)技術(shù)研究所（簡稱 EMFT）的科學(xué)家們正在致力于開發(fā)新型傳感器，作為 Ökotox 研究項目的一部分。這些傳感器旨在幫助在新植物保護產(chǎn)品的早期開發(fā)階段識別“對蜜蜂有害”的物質(zhì)。

“我們的目標是讓這些傳感器在幾個小時內(nèi)顯示對昆蟲的有害影響，同時允許同時測試許多物質(zhì)，從而節(jié)省時間和金錢，”Joachim Wegener 教授說。Wegener 是位于雷根斯堡大學(xué) （UR） 校園內(nèi)的弗勞恩霍夫“基于細胞的傳感器技術(shù)”系的負責(zé)人，該系與雷根斯堡大學(xué)分析化學(xué)、化學(xué)和生物傳感器研究所密切相關(guān)。

新方法的基本概念是基于使用昆蟲細胞作為傳感器。這些細胞具有相應(yīng)昆蟲的典型新陳代謝，當暴露于生物活性物質(zhì)時可以指示任何有害影響。“細胞被轉(zhuǎn)移到底部裝有微電極的實驗室培養(yǎng)皿中，”Wegener 解釋說。在這些所謂的多電極陣列中，實時確定電池對交流電的電阻（阻抗），并報告對電池的有害影響。

該方法可以補充用于確定分離活性成分的毒性濃度的常規(guī)生物分析測試。然而，殺蟲劑通常含有許多添加劑，這些添加劑通常會造成意想不到的毒性作用。使用昆蟲細胞傳感器，可以在一次實驗中測試整個混合物的效果。這樣可以快速識別新配方的生物效應(yīng)。

細胞在實驗室中培養(yǎng)。它們直接冷凍在多電極陣列的孔中，并在低溫下儲存。現(xiàn)在，細胞可以根據(jù)需要解凍，并在幾分鐘內(nèi)準備好進行測試，甚至可以直接在現(xiàn)場進行測試，無需細胞培養(yǎng)實驗室。這使得在進行測試之前很久就可以省時且經(jīng)濟地準備大批量傳感器單元。

到目前為止，已經(jīng)使用這種傳感器技術(shù)測試了五種不同的農(nóng)藥的急性細胞毒性。“結(jié)果表明，一些出售給家庭使用的殺蟲劑在濃度遠低于推薦施用濃度時具有毒性，”負責(zé)該項目的 Stefanie Michaelis 說。

為了實現(xiàn)傳感器加載電極陣列的自動化應(yīng)用，F(xiàn)raunhofer EMFT 的研究團隊開發(fā)了一種演示設(shè)備，用于除霜電池并添加樣品�！霸撛O(shè)備可實現(xiàn)精確計量并消除任何交叉污染”，規(guī)劃和設(shè)計原型的 Christian Hochreiter 解釋說。

昆蟲細胞的結(jié)果在多大程度上反映了對活體昆蟲的影響，這將是進一步研究的主題。

除了檢測急性殺蟲作用外，相同的傳感器原理將用于研究各種細胞功能（表型），并在未來能夠同時研究來自不同昆蟲物種的細胞。“我們的目標是創(chuàng)建物質(zhì)的全面影響概況，使其超越對單個物種的純急性毒性，”Wegener 說。

研究結(jié)果發(fā)表在《應(yīng)用研究》雜志上。