Kuvittele, että kun on pimeää, voit lukea pöydälläsi hehkuvat kasvit sen sijaan, että sytytisit valoa. Millainen kokemus tämä on?
Massachusetts Institute of Technologyn (MIT) insinöörit ovat ottaneet kriittisen ensimmäisen askeleen tämän vision toteuttamisessa. Insinöörit istuttivat vesikrassin lehtiin erityisiä nanopartikkeleita, jotka saivat vesikrassin hehkumaan lähes neljän tunnin ajan. He uskovat, että lisäoptimoinnin ansiosta tämä valovoimala riittää jonain päivänä valaisemaan työtilan.
Michael Strano, MIT:n kemiantekniikan professori ja tutkimuksen vanhempi kirjoittaja, sanoi, että heidän ajatuksensa on luoda laitos, jota voidaan käyttää pöytälamppuna – virtaa ei tarvitse kytkeä päälle ja valonlähde. tulee lopulta itse sadosta. Energia-aineenvaihdunta.
Tutkija sanoi, että tätä tekniikkaa voidaan käyttää myös matalan intensiteetin sisävalaistukseen tai puiden muuttamiseksi itsesyötetyiksi piirivalaisiksi.
Strano sanoi, että valaistuksen osuus maailmanlaajuisesta energiankulutuksesta on noin 20 %, ja kasvit pystyvät korjaamaan itsensä, niillä on omaa energiaa ja ne ovat sopeutuneet ulkoiseen ympäristöön. He uskovat, että aika on kypsä.
Strano-laboratorion luoma uusi tutkimuskenttä on nimeltään Plant nanobionics, jonka tavoitteena on antaa kasveille uusia ominaisuuksia istuttamalla kasveihin erilaisia nanopartikkeleita. Tiimin'tavoitteena on muuttaa kasveja korvaamaan monia sähköasennusten tarjoamia toimintoja. Aiemmin tutkijat ovat suunnitelleet kasveja, jotka voivat havaita räjähteitä ja välittää tietoa älypuhelimiin, sekä kasveja, jotka voivat seurata kuivuusolosuhteita.
On raportoitu, että lusiferaasi on entsyymi, joka saa tulikärpästen hehkumaan. MIT-tiimi kääntyi tämän entsyymin puoleen tehdäkseen valoa lähettäviä kasveja. Lusiferaasi vaikuttaa lusiferiini-nimiseen molekyyliin, joka voi saada lusiferiinin säteilemään valoa. Toinen molekyyli, jota kutsutaan koentsyymi A:ksi (koentsyymi A), voi auttaa saavuttamaan luminesenssiprosessin poistamalla reaktion sivutuotteet, jotka voivat estää lusiferaasin toimintaa.
Tutkimusryhmä pakkasi nämä kolme komponenttia erilaisiin nanohiukkasten kantajiin. Nämä nanohiukkaset on kaikki valmistettu materiaaleista, jotka Yhdysvaltain elintarvike- ja lääkevirasto luokittelee" yleisesti pidetään turvallisena" auttaakseen jokaista ainesosaa pääsemään oikeaan kasvin osaan. Nanohiukkaset voivat myös estää näitä komponentteja saavuttamasta pitoisuuksia, jotka voivat tuottaa myrkkyjä kasveille.
Tutkijat käyttivät piidioksidin nanohiukkasia, joiden halkaisija oli noin 10 nanometriä kuljettamaan lusiferaasia, ja käyttivät sitten hieman suurempia polymeerejä PLGA (polymers PLGA) ja kitosaanihiukkasia (kitosaani) kuljettamaan lusiferiiniä ja vastaavasti koentsyymejä. V. Jotta nämä hiukkaset pääsisivät kasvien lehtiin, tutkijat suspendoivat nämä hiukkaset ensin liuokseen, liottivat sitten kasvit liuokseen ja altistivat ne sitten korkealle paineelle, jotta nämä hiukkaset pääsisivät lehtiin pienten huokosten (stomata) kautta. ).
Lusiferiinia ja koentsyymi A:ta vapauttavat hiukkaset kerääntyvät mesofyllin solunulkoiseen tilaan (eli lehden sisäkerrokseen), kun taas pienet lusiferaasia kuljettavat hiukkaset pääsevät mesofyllin muodostaviin soluihin. Kun PLGA-hiukkaset vapauttavat vähitellen lusiferiinia, lusiferiini pääsee kasvisoluun ja lusiferaasi reagoi kemiallisesti solussa saadakseen lusiferiinin säteilemään valoa.
Aluksi tutkimusryhmän valmistama kasvi hehkui noin 45 minuuttia. Parannuksen jälkeen hehkuaika nostettiin 3,5 tuntiin. Vaikka 10 cm vesikrassin taimi tuottaa tuhannesosan lukemiseen tarvittavasta valomäärästä, tutkijat uskovat, että optimoimalla edelleen kunkin komponentin pitoisuutta ja vapautumisnopeutta voidaan lisätä valon määrää ja valon säteilemisaikaa. pitkittää.
Aikaisemmin valoa säteilevien kasvien tuotanto perustui geenimuunneltuihin kasveihin, mutta tämä oli hankala prosessi ja säteilevä valo oli erittäin heikkoa. Lisäksi kaikki nämä tutkimukset tehdään tupakasta ja Arabidopsis thalianasta, joita käytetään usein kasvien geneettisessä tutkimuksessa. MIT:n tutkimusryhmän kehittämää menetelmää voidaan kuitenkin soveltaa kaikentyyppisiin kasveihin. Tällä hetkellä he ovat todistaneet tämän vesikrassin lisäksi rucolalla, lehtikaalilla ja pinaatilla.
Tulevaisuudessa MIT toivoo kehittävänsä menetelmän nanohiukkasten päällystämiseksi tai ruiskuttamiseksi kasvien lehtiin, jotta puita ja muita suuria kasveja voidaan muuttaa valonlähteiksi.
Strano ilmoitti, että he aikovat suorittaa teknisen käsittelyn, kun kasvi on taimi tai kypsä kasvi, ja saada sen jatkamaan rooliaan koko kasvin' elinkaaren ajan.
Tutkimusryhmä osoitti myös fluoreseiini-inhibiittoreita sisältävien nanopartikkelien lisäämisen valonlähteen sammuttamiseksi, mikä auttoi heitä luomaan kasveja, jotka voivat sammuttaa valonlähteen ympäristöolosuhteiden (kuten auringonvalon) muutosten mukaan.
On raportoitu, että tutkimus on saanut taloudellista tukea Yhdysvaltain energiaministeriöltä.
