MIT 엔지니어들이 개발한 새로운 방법은 질병으로 파괴된 식물의 생명을 구하는 치료법을 개발하는 시발점이 될 수 있을 것으로 전망된다. 이러한 질병들은 병원균을 치료하고 생체표본을 채취하기 위해 식물 혈관조직에 접근할 수 있는 정밀 도구가 부족한 점을 감안할 때 조기 발견과 치료가 어렵다. MIT 연구팀은 인간을 위한 정밀의학과 관련된 몇 가지 원칙들을 받아들여 식물 특유의 바이오소재와 약품전달 장치를 개발하는데 적용했다.

이 방법은 식물의 특정 부분에 영양소, 약품 또는 다른 분자를 전달하기 위해 실크 기반의 생체물질로 만들어진 일련의 마이크로 바늘(microoneedle)을 사용한다. 이 연구결과는 학술지 Advanced Science지에 게재되었으며, MIT의 Benedetto Marelli 및 Jing-Ke-Weng 교수가 주도하였다.

연구자들이 phytoinjector이라고 부르는 미이크로 바늘은 다양한 크기와 모양으로 만들 수 있으며, 특히 식물의 뿌리, 줄기 또는 잎이나 목질부(xylem)이나 체관부(phloem)에 물질을 전달할 수 있다. 연구레서는 토마토와 담배 식물을 사용했지만 이 시스템은 거의 모든 작물에 적응할 수 있다. 마이크로 바늘은 목적한 물질을 식물에 전달할 수 있을 뿐만 아니라, 실험실 분석을 위해 식물로부터 샘플을 채취하는데도 사용할 수 있다.

이 연구은 90억 달러 규모의 산업인 감귤류의 잎 녹화 병을 해결하기 위한 미 농무부의 요청에 따라 시작되었다. 이 병은 Asian citrus psyllid 라고 불리는 곤충이 박테리아를 식물로 옮김으로써 전파된다. 아직 치료법이 없으며 수백만 에이커의 미국 내 감귤류 농장 이미 황폐화되었다. 이에 따라 이번 마이크로 바늘 기술이 개발된 것이다.

이 병은 어떤 치료로도 도달하기 매우 어려운 뿌리를 포함한 식물 전체의 체관부를 감염시킨다. 대부분의 살충제는 단순히 식물의 잎이나 줄기에 뿌려지기 때문에 뿌리계에 침투하기 어렵다. 식물의 조직을 통해 순환하는 체관부를 겨냥할 수 있으며 항균성 화합물을 뿌리로 운반할 수 있다. 연구진은 생명공학적 방법을 이용하여 비단의 친수성을 증가시키고 물질이 식물의 표피에 침투할 수 있도록 했다. 연구진은 토마토와 담배 식물에서 진행된 실험을 통해 그 물질을 실험했고 주입된 형광 분자가 뿌리부터 잎사귀까지 식물을 가로질러 이동하는 것을 관찰할 수 있었다.

지금까지 정밀장비를 이용한 실험기술이기 때문에 현재의 형태로는 실제 농업에 적용하기 어렵지만, 예를 들어 중요한 작물의 생물 공학자에 질병에 내성이 있는 품종개발에 활용할 수 있다.