Zamislite da kad je mrak možete čitati kroz svjetleće biljke na svom stolu umjesto da upalite svjetlo. Kakvo je ovo iskustvo?
Inženjeri Massachusetts Institute of Technology (MIT) poduzeli su ključni prvi korak u procesu realizacije ove vizije. Inženjeri su ugradili posebne nanočestice u lišće potočarke, koje su potaknule potočarku da svijetli gotovo četiri sata. Vjeruju da će daljnjom optimizacijom ova svjetleća biljka jednog dana biti dovoljna za osvjetljavanje radnog prostora.
Michael Strano, profesor kemijskog inženjerstva na MIT-u i stariji autor studije, rekao je da je njihova ideja stvoriti postrojenje koje se može koristiti kao stolna svjetiljka - struja ne mora biti uključena, a izvor svjetlosti u konačnici dolazi od samog usjeva. Energetski metabolizam.
Istraživač je rekao da se ova tehnologija također može koristiti za osiguravanje unutarnje rasvjete niskog intenziteta ili za pretvaranje drveća u samonapajajuća svjetla.
Strano je rekao da rasvjeta čini oko 20% globalne potrošnje energije, a biljke se mogu popraviti same, imati vlastitu energiju i prilagoditi se vanjskom okruženju. Vjeruju da je vrijeme sazrelo.
Novo istraživačko polje koje je stvorio laboratorij Strano zove se Plant nanobionics, čiji je cilj prenijeti nove karakteristike biljkama implantacijom različitih vrsta nanočestica u biljke. Cilj tima' je transformirati postrojenja kako bi zamijenila mnoge funkcije koje pružaju električne instalacije. Ranije su istraživači dizajnirali biljke koje mogu detektirati eksplozive i prenijeti informacije na pametne telefone, kao i biljke koje mogu pratiti uvjete suše.
Prijavljeno je da je luciferaza enzim koji tjera krijesnice da svijetle. Kako bi napravio biljke koje emitiraju svjetlost, tim MIT-a se okrenuo ovom enzimu. Luciferaza djeluje na molekulu zvanu luciferin, koja može natjerati luciferin da emitira svjetlost. Druga molekula nazvana koenzim A (koenzim A) može pomoći u postizanju procesa luminescencije uklanjanjem nusproizvoda reakcije koji mogu inhibirati aktivnost luciferaze.
Istraživački tim upakirao je ove tri komponente u različite vrste nosača nanočestica. Sve su te nanočestice izrađene od materijala koje US Food and Drug Administration klasificira kao"općenito se smatra sigurnim " da pomogne svakom sastojku da dođe do pravog dijela biljke. Nanočestice također mogu spriječiti ove komponente da dosegnu koncentracije koje mogu proizvoditi toksine za biljke.
Istraživači su koristili nanočestice silicijevog dioksida promjera oko 10 nanometara za prijenos luciferaze, a zatim su koristili malo veće polimere PLGA (polimeri PLGA) i čestice hitozana (hitozan) za prijenos luciferina, odnosno koenzima. A. Kako bi omogućili tim česticama da uđu u lišće biljaka, istraživači su prvo suspendirali te čestice u otopini, zatim natopili biljke u otopinu, a zatim ih izložili visokom tlaku kako bi te čestice ušle u lišće kroz sitne pore (stomate ).
Čestice koje oslobađaju luciferin i koenzim A nakupljaju se u izvanstaničnom prostoru mezofila (tj. unutarnjem sloju lista), dok male čestice koje nose luciferazu ulaze u stanice koje čine mezofil. Nakon što čestice PLGA postupno otpuštaju luciferin, luciferin ulazi u biljnu stanicu, a luciferaza kemijski reagira u stanici kako bi luciferin emitirao svjetlost.
U početku je biljka koju je izradio istraživački tim svijetlila oko 45 minuta. Nakon poboljšanja, vrijeme sjaja je povećano na 3,5 sata. Iako sadnica potočarke od 10 cm proizvodi tisućiti dio količine svjetlosti koja je trenutno potrebna za čitanje, istraživači vjeruju da se daljnjom optimizacijom koncentracije i brzine otpuštanja svake komponente količina svjetlosti može povećati i vrijeme emitiranja svjetlosti može biti produžen.
Prije se proizvodnja biljaka koje emitiraju svjetlost oslanjala na genetski modificirane biljke, ali to je bio problematičan proces i emitirano svjetlo bilo je vrlo slabo. Štoviše, sva se ta istraživanja provode na duhanu i Arabidopsis thaliana, koji se često koriste u genetskim istraživanjima biljaka. Međutim, metoda koju je razvio istraživački tim MIT-a može se primijeniti na bilo koju vrstu biljke. Trenutno su to, osim potočarkom, dokazali i rikolom, keljom i špinatom.
U budućnosti, MIT se nada razviti metodu za premazivanje ili prskanje nanočestica na lišće biljaka kako bi se stabla i druge velike biljke pretvorile u izvore svjetlosti.
Strano je izjavio da namjeravaju izvršiti tehničku obradu kada je biljka sadnica ili zrela biljka, i učiniti da ona nastavi igrati ulogu tijekom životnog ciklusa biljke'.
Istraživački tim je također pokazao dodavanje nanočestica koje nose inhibitore fluoresceina za isključivanje izvora svjetlosti, što im je pomoglo u stvaranju biljaka koje mogu isključiti izvor svjetlosti u skladu s promjenama u okolišnim uvjetima (kao što je sunčeva svjetlost).
Izvještava se da je istraživanje dobilo financijsku potporu američkog Ministarstva energetike.
