Predstavljajte si, da lahko, ko je temno, berete med žarečimi rastlinami na svoji mizi, namesto da bi prižgali luč. Kakšna izkušnja je to?
Inženirji Massachusetts Institute of Technology (MIT) so naredili prvi kritični korak v procesu uresničitve te vizije. Inženirji so v liste vodne kreše vsadili posebne nanodelce, ki so povzročili, da je vodna kreša skoraj štiri ure žarela. Verjamejo, da bo z nadaljnjo optimizacijo ta svetleča rastlina nekoč zadostovala za osvetlitev delovnega prostora.
Michael Strano, profesor kemijskega inženiringa na MIT in višji avtor študije, je dejal, da je njihova ideja ustvariti obrat, ki bi ga lahko uporabljali kot namizno svetilko – električne energije ni treba vklopiti in vir svetlobe na koncu izhaja iz samega pridelka. Energetski metabolizem.
Raziskovalka je dejala, da se ta tehnologija lahko uporablja tudi za zagotavljanje nizkointenzivne notranje razsvetljave ali za spreminjanje dreves v luči, ki se sami napajajo.
Strano je dejal, da razsvetljava predstavlja približno 20 % svetovne porabe energije, rastline pa se lahko popravljajo same, imajo svojo energijo in so se prilagodile zunanjemu okolju. Verjamejo, da je čas zrel.
Novo raziskovalno področje, ki ga je ustvaril laboratorij Strano, se imenuje Plant nanobionics, katerega cilj je prenesti nove značilnosti rastlinam z implantacijo različnih vrst nanodelcev v rastline. Cilj ekipe' je preoblikovanje obratov, da bi nadomestili številne funkcije, ki jih zagotavljajo električne instalacije. Pred tem so raziskovalci zasnovali rastline, ki lahko zaznajo eksplozive in prenašajo informacije na pametne telefone, pa tudi rastline, ki lahko spremljajo razmere v suši.
Poročajo, da je luciferaza encim, zaradi katerega kresnice žarijo. Za izdelavo rastlin, ki oddajajo svetlobo, se je ekipa MIT obrnila na ta encim. Luciferaza deluje na molekulo, imenovano luciferin, zaradi katere lahko luciferin oddaja svetlobo. Druga molekula, imenovana koencim A (koencim A), lahko pomaga doseči proces luminescence z odstranitvijo stranskih produktov reakcije, ki lahko zavirajo aktivnost luciferaze.
Raziskovalna skupina je te tri komponente zapakirala v različne vrste nosilcev nanodelcev. Vsi ti nanodelci so narejeni iz materialov, ki jih ameriška uprava za hrano in zdravila razvršča kot&"na splošno velja za varne &"; da bi vsaka sestavina dosegla pravi del rastline. Nanodelci lahko tudi preprečijo, da bi te komponente dosegle koncentracije, ki lahko povzročijo toksine za rastline.
Raziskovalci so za prenašanje luciferaze uporabili nanodelce silicijevega dioksida s premerom približno 10 nanometrov, nato pa so uporabili nekoliko večje polimere PLGA (polimeri PLGA) in delce hitozana (hitozan) za prenašanje luciferina oziroma koencimov. A. Da bi tem delcem omogočili vstop v liste rastlin, so raziskovalci najprej suspendirali te delce v raztopini, nato pa rastline namočili v raztopino in jih nato izpostavili visokemu tlaku, da bi ti delci vstopili v liste skozi drobne pore (stomate ).
Delci, ki sproščajo luciferin in koencim A, se kopičijo v zunajceličnem prostoru mezofila (to je v notranji plasti lista), medtem ko majhni delci, ki nosijo luciferazo, vstopijo v celice, ki sestavljajo mezofil. Ko delci PLGA postopoma sprostijo luciferin, luciferin vstopi v rastlinsko celico, luciferaza pa kemično reagira v celici, da luciferin oddaja svetlobo.
Sprva je rastlina, ki jo je izdelala raziskovalna skupina, žarela približno 45 minut. Po izboljšanju se je čas žarenja povečal na 3,5 ure. Čeprav 10 cm sadika vodne kreše proizvede tisočinko količine svetlobe, ki je trenutno potrebna za branje, raziskovalci verjamejo, da je z nadaljnjo optimizacijo koncentracije in hitrosti sproščanja vsake komponente mogoče povečati količino svetlobe in čas oddajanja svetlobe. podaljšati.
Prej je bila proizvodnja rastlin, ki oddajajo svetlobo, temeljila na gensko spremenjenih rastlinah, vendar je bil to težaven proces in oddana svetloba je bila zelo šibka. Poleg tega se vse te študije izvajajo na tobaku in Arabidopsis thaliana, ki se pogosto uporabljata pri rastlinskih genetskih raziskavah. Vendar pa je metoda, ki jo je razvila raziskovalna skupina MIT, mogoče uporabiti za katero koli vrsto rastlin. Trenutno so poleg vodne kreše to dokazali z rukolo, ohrovtom in špinačo.
V prihodnosti MIT upa, da bo razvil metodo za premazovanje ali brizganje nanodelcev na listje rastlin, da bi drevesa in druge velike rastline spremenili v vire svetlobe.
Strano je izjavil, da nameravajo izvesti tehnično obdelavo, ko je rastlina sadika ali zrela rastlina, in zagotoviti, da bo še naprej igrala vlogo skozi celoten življenjski cikel rastline'.
Raziskovalna skupina je pokazala tudi dodajanje nanodelcev, ki nosijo zaviralce fluoresceina, da izklopijo vir svetlobe, kar jim je pomagalo ustvariti rastline, ki lahko izklopijo vir svetlobe glede na spremembe v okoljskih razmerah (kot je sončna svetloba).
Poročajo, da je raziskava prejela finančno podporo ameriškega ministrstva za energijo.
