Představte si, že když je tma, můžete místo rozsvícení světla číst skrz zářící rostliny na vašem stole. Co je to za zkušenost?
Inženýři Massachusettského technologického institutu (MIT) učinili zásadní první krok v procesu realizace této vize. Inženýři implantovali speciální nanočástice do listů řeřichy, což způsobilo, že řeřicha žhnula téměř čtyři hodiny. Věří, že díky další optimalizaci bude tato svítivá rostlina jednou stačit k osvětlení pracovního prostoru.
Michael Strano, profesor chemického inženýrství na MIT a hlavní autor studie, řekl, že jejich myšlenkou je vytvořit zařízení, které lze použít jako stolní lampu – napájení není třeba zapínat a zdroj světla nakonec pochází ze samotné plodiny. Energetický metabolismus.
Výzkumník uvedl, že tato technologie může být také použita k zajištění vnitřního osvětlení s nízkou intenzitou nebo k přeměně stromů na samostatně napájená okruhová světla.
Strano řekl, že na osvětlení připadá asi 20% globální spotřeby energie a rostliny se mohou samy opravit, mají vlastní energii a přizpůsobily se vnějšímu prostředí. Věří, že čas dozrál.
Nová výzkumná oblast vytvořená laboratoří Strano se nazývá Plant nanobionika, jejímž cílem je poskytnout rostlinám nové vlastnosti implantací různých typů nanočástic do rostlin. Cílem týmu' je transformovat elektrárny tak, aby nahradily mnoho funkcí poskytovaných elektrickými instalacemi. Již dříve výzkumníci navrhli rostliny, které dokážou detekovat výbušniny a přenášet informace do chytrých telefonů, a také rostliny, které dokážou monitorovat podmínky sucha.
Uvádí se, že luciferáza je enzym, díky kterému světlušky září. Aby bylo možné vyrobit rostliny vyzařující světlo, obrátil se tým MIT na tento enzym. Luciferáza působí na molekulu zvanou luciferin, která může způsobit, že luciferin vyzařuje světlo. Další molekula zvaná koenzym A (koenzym A) může pomoci dosáhnout procesu luminiscence odstraněním vedlejších produktů reakce, které mohou inhibovat aktivitu luciferázy.
Výzkumný tým zabalil tyto tři složky do různých typů nosičů nanočástic. Všechny tyto nanočástice jsou vyrobeny z materiálů, které americký Úřad pro kontrolu potravin a léčiv klasifikuje jako"obecně považované za bezpečné" aby se každá složka dostala do správné části rostliny. Nanočástice mohou také zabránit těmto složkám v dosažení koncentrací, které mohou produkovat toxiny pro rostliny.
Vědci použili nanočástice oxidu křemičitého o průměru asi 10 nanometrů k přenosu luciferázy a poté použili o něco větší polymery PLGA (polymery PLGA) a částice chitosanu (chitosan) k přenosu luciferinu a koenzymů. A. Aby se těmto částicím umožnilo vstoupit do listů rostlin, vědci nejprve suspendovali tyto částice v roztoku, poté rostliny namočili do roztoku a poté je vystavili vysokému tlaku, aby se tyto částice dostaly do listů malými póry (stomata ).
Částice uvolňující luciferin a koenzym A se hromadí v extracelulárním prostoru mezofylu (tedy vnitřní vrstvě listu), zatímco malé částice nesoucí luciferázu vstupují do buněk tvořících mezofyl. Poté, co částice PLGA postupně uvolňují luciferin, luciferin vstoupí do rostlinné buňky a luciferáza v buňce chemicky reaguje, aby luciferin vyzařoval světlo.
Zpočátku rostlina vyrobená výzkumným týmem svítila asi 45 minut. Po zlepšení byla doba záře zvýšena na 3,5 hodiny. Přestože semenáč řeřichy o průměru 10 cm produkuje tisícinu množství světla, které je v současnosti potřebné pro čtení, vědci se domnívají, že další optimalizací koncentrace a rychlosti uvolňování každé složky lze zvýšit množství světla a dobu vyzařování světla. být prodloužena.
Dříve se produkce rostlin vyzařujících světlo spoléhala na geneticky upravené rostliny, ale to byl problematický proces a vyzařované světlo bylo velmi slabé. Kromě toho jsou všechny tyto studie prováděny na tabáku a Arabidopsis thaliana, které se často používají v genetickém výzkumu rostlin. Metodu vyvinutou výzkumným týmem MIT však lze aplikovat na jakýkoli typ rostliny. V současnosti se jim to kromě řeřichy osvědčilo s rukolou, kapustou a špenátem.
V budoucnu MIT doufá, že vyvine metodu nanášení nebo sprejování nanočástic na listy rostlin, aby se stromy a další velké rostliny proměnily ve zdroje světla.
Strano uvedl, že mají v úmyslu provést technické ošetření, když je rostlina sazenice nebo zralá rostlina, a zajistit, aby i nadále hrála roli v průběhu životního cyklu rostliny'.
Výzkumný tým také prokázal přidání nanočástic nesoucích inhibitory fluoresceinu k vypnutí světelného zdroje, což jim pomohlo vytvořit rostliny, které mohou vypnout světelný zdroj podle změn podmínek prostředí (jako je sluneční světlo).
Uvádí se, že výzkum získal finanční podporu od amerického ministerstva energetiky.
