Imagineu que quan es fa fosc, podeu llegir a través de les plantes brillants del vostre escriptori en lloc d'encendre una llum. Quin tipus d'experiència és aquesta?
Els enginyers del Massachusetts Institute of Technology (MIT) han fet un primer pas crític en el procés de realització d'aquesta visió. Els enginyers van implantar nanopartícules especials a les fulles del créixens, el que va induir el créixens a brillar durant gairebé quatre hores. Creuen que a través d'una major optimització, aquesta planta lluminosa algun dia serà suficient per il·luminar un espai de treball.
Michael Strano, professor d'enginyeria química al MIT i autor principal de l'estudi, va dir que la seva idea és crear una planta que es pugui utilitzar com a llum d'escriptori: la potència no necessita ser encesa i la font de llum prové en última instància del propi cultiu. Metabolisme energètic.
L'investigador va dir que aquesta tecnologia també es pot utilitzar per proporcionar il·luminació interior de baixa intensitat o per convertir els arbres en llums de circuit auto-subministrats.
Strano va dir que la il·luminació representa al voltant del 20% del consum mundial d'energia, i les plantes poden reparar-se a si mateixes, tenir la seva pròpia energia i adaptar-se a l'entorn extern. Creuen que el temps és madur.
Un nou camp de recerca creat pel laboratori Strano s'anomena nanobiònica vegetal, que té com a objectiu impartir noves característiques a les plantes mitjançant la implantació de diferents tipus de nanopartícules en plantes. L'objectiu de l'equip és transformar les plantes per substituir moltes de les funcions que proporcionen les instal·lacions elèctriques. Anteriorment, els investigadors han dissenyat plantes que poden detectar explosius i transmetre informació als telèfons intel·ligents, així com a plantes que poden controlar les condicions de sequera.
S'informa que la luciferasa és un enzim que fa brillar les cuques de llum. Per tal de fer plantes emissores de llum, l'equip del MIT va recórrer a aquest enzim. La luciferasa actua sobre una molècula anomenada luciferina, que pot fer que la luciferina emeti llum. Una altra molècula anomenada coenzim A (coenzim A) pot ajudar a aconseguir el procés de luminescència eliminant els byproductes de la reacció que poden inhibir l'activitat de la luciferasa.
L'equip d'investigació va empaquetar aquests tres components en diferents tipus de portadors de nanopartícules. Aquestes nanopartícules estan fetes de materials que l'Administració d'Aliments i Medicaments dels Estats Units classifica com a "generalment considerats segurs" per ajudar a cada ingredient a arribar a la part adequada de la planta. Les nanopartícules també poden evitar que aquests components arribin a concentracions que poden produir toxines a les plantes.
Els investigadors van utilitzar nanopartícules de sílice amb un diàmetre d'uns 10 nanòmetres per transportar luciferasa, i després van utilitzar polímers lleugerament més grans PLGA (polímers PLGA) i partícules de quitosan (chitosan) per transportar luciferina i coenzims, respectivament. Un. Per tal de permetre que aquestes partícules entrin a les fulles de les plantes, els investigadors primer van suspendre aquestes partícules en una solució, després van remullar les plantes en la solució i després les van exposar a una alta pressió per fer que aquestes partícules entressin a les fulles a través de petits porus (estomes).
Les partícules que alliberen luciferina i coenzim A s'acumulen en l'espai extracel·lular de la mesofil·la (és a dir, la capa interna de la fulla), mentre que les petites partícules portadores de la luciferasa entren a les cèl·lules que componen la mesofil·la. Després que les partícules PLGA alliberin gradualment la luciferina, la luciferina entra a la cèl·lula vegetal, i la luciferasa reacciona químicament a la cèl·lula per fer que la luciferina emeti llum.
Inicialment, la planta feta per l'equip d'investigació va brillar durant uns 45 minuts. Després de la millora, el temps de brillantor es va incrementar a 3,5 hores. Tot i que una plàntula de créixens de 10 cm produeix una mil·lèsima part de la quantitat de llum que es requereix actualment per a la lectura, els investigadors creuen que optimitzant encara més la taxa de concentració i alliberament de cada component, la quantitat de llum es pot augmentar i el temps d'emissió de llum es pot prolongar.
Anteriorment, la producció de plantes emissores de llum es basava en plantes genèticament dissenyades, però aquest era un procés problemàtic i la llum emesa era molt feble. A més, tots aquests estudis es duen a terme sobre tabac i Arabidopsis thaliana, que sovint s'utilitzen en la investigació genètica de les plantes. No obstant això, el mètode desenvolupat per l'equip d'investigació del MIT es pot aplicar a qualsevol tipus de planta. En l'actualitat, a més del créixens, ho han demostrat amb ruca, kale i espinacs.
En el futur, el MIT espera desenvolupar un mètode per recobrir o ruixar nanopartícules en fulles de plantes per convertir arbres i altres plantes grans en fonts de llum.
Strano va afirmar que tenen la intenció de realitzar un tractament tècnic quan la planta és una planta de plàntules o madura, i fer que continuï jugant un paper durant tot el cicle de vida de la planta.
L'equip d'investigació també va demostrar l'addició de nanopartícules que transportaven inhibidors de fluoresceïna per apagar la font de llum, cosa que els va ajudar a crear plantes que poden apagar la font de llum d'acord amb els canvis en les condicions ambientals (com la llum solar).
S'ha informat que la investigació ha rebut suport financer del Departament d'Energia dels Estats Units.
