來自新加坡的科學家們設計了一種新型植物納米仿生光學傳感器，可以實時檢測和監測地下環境中劇毒重金屬砷的含量。與用于測量環境中砷含量的傳統方法相比，這一發展具有顯著的優勢，對于環境監測和農業應用保障食品安全都具有重要意義，因為砷是許多常見農產品(如大米、蔬菜和茶葉)中的污染物。

砷及其化合物是對人類和生態系統的嚴重威脅。人類長期接觸砷會對健康造成廣泛的不利影響，包括心血管疾病(如心臟病發作)、糖尿病、出生缺陷、嚴重的皮膚病變，以及包括皮膚、膀胱和肺部在內的多種癌癥。采礦和冶煉等人為活動導致土壤中砷含量升高，也會對植物造成危害，抑制植物生長，導致作物大量損失。更令人不安的是，糧食作物會從土壤中吸收砷，導致人類食用的食品和農產品受到污染。地下環境中的砷還會污染地下水和其他地下水源，長期飲用會造成嚴重的健康問題。因此，開發準確、有效、易部署的砷傳感器對保護農業產業和更大范圍的環境安全都很重要。

新加坡-麻省理工學院研究與技術聯盟(SMART)開發的這些新型光學納米傳感器在檢測砷時，其熒光強度會發生變化。這些傳感器嵌入植物組織中，對植物沒有任何有害影響，提供了一種非破壞性的方法來監測植物從土壤中吸收砷的內部動態。這種將光學納米傳感器集成在活體植物內部的方法，可以將植物轉化為自然環境中砷的自供電探測器，這標志著與目前傳統方法中耗費時間和設備的砷取樣方法相比，有了很大的提升。

除了檢測大米和菠菜中的砷，該團隊還使用了一種蕨類植物Pteris cretica，它可以超量積累砷。值得注意的是，這種新型納米傳感器還可以集成到其他種類的植物中。這是首次成功地展示了基于活體植物的砷傳感器，代表了一個突破性的進步，在農業研究(例如監測可食用作物吸收的砷，以保證食品安全)以及一般的環境監測中都非常有用。

以前，測量砷含量的常規方法包括定期實地取樣、植物組織消化、提取和使用質譜法分析。這些方法耗費時間，需要大量的樣品處理，而且往往需要使用笨重和昂貴的儀器。SMART將納米顆粒傳感器與植物通過根部高效提取分析物并進行運輸的天然能力相耦合的新方法，可以利用便攜式、廉價的電子設備(如配備了類似智能手機攝像頭的電荷耦合器件(CCD)攝像頭的便攜式Raspberry Pi平臺)實時檢測活體植物對砷的吸收。