Vědci vytvářejí nádherné rostliny, které září - a možnosti pro ně jsou nekonečné

Všechny Novinky

Inženýři vytvářejí rostliny, které září
Osvětlení z nanobionických rostlin by jednoho dne mohlo nahradit nějaké elektrické osvětlení.
Napsala Anne Traftonová
Zprávy MIT


Představte si, že místo zapnutí lampy, když se setmí, byste mohli číst podle světla zářící rostliny na vašem stole.

Inženýři MIT učinili kritický první krok k uskutečnění této vize. Vnořením specializovaných nanočástic do listů rostliny řeřichy vyvolaly, že rostliny vydávaly téměř čtyři hodiny slabé světlo. Věří, že s další optimalizací budou takové rostliny jednoho dne dostatečně jasné, aby osvětlily pracovní prostor.

'Vize je vytvořit rostlinu, která bude fungovat jako stolní lampa - lampa, kterou nemusíte připojovat. Světlo je nakonec poháněno energetickým metabolizmem samotné rostliny,' říká profesor MIT a hlavní autor studie Michael Strano.

Tuto technologii lze také použít k zajištění vnitřního osvětlení s nízkou intenzitou nebo k přeměně stromů na pouliční osvětlení s vlastním pohonem, tvrdí vědci.


PŘÍBUZNÝ: Bývalý inženýr NASA sází s drony 1 miliardu stromů ročně

Rostlinná nanobionika, nová oblast výzkumu propagovaná laboratoří Strano, si klade za cíl poskytnout rostlinám nové funkce jejich zabudováním do různých typů nanočástic. Cílem skupiny je zkonstruovat závody, aby převzaly mnoho funkcí, které nyní provádějí elektrická zařízení. Vědci již dříve navrhli rostliny, které to dokážou detekovat výbušniny a sdělovat informace do chytrého telefonu i do zařízení, která to dokážou monitorovat podmínky sucha .


Osvětlení, které představuje přibližně 20% celosvětové spotřeby energie, se zdálo jako další logický cíl. 'Rostliny se mohou samy opravovat, mají svou vlastní energii a jsou již přizpůsobeny venkovnímu prostředí,' říká Strano. 'Myslíme si, že toto je nápad, jehož čas nadešel.' Je to perfektní problém pro nanobioniku rostlin. “

K vytvoření svých zářících rostlin se tým MIT obrátil na luciferázu, enzym, který dává světluškám jejich záře. Luciferáza působí na molekulu zvanou luciferin a způsobuje, že vyzařuje světlo. Další molekula zvaná koenzym A pomáhá tomuto procesu tím, že odstraňuje vedlejší produkt reakce, který může inhibovat aktivitu luciferázy.

KOUKNI SE: Stromy vyrůstající z budov by mohly pomoci uzdravit problém znečištění ovzduší v Číně

Tým MIT zabalil každou z těchto tří složek do jiného typu nosiče nanočástic. Nanočástice, které jsou všechny vyrobeny z materiálů, které americký úřad pro kontrolu potravin a léčiv klasifikuje jako „obecně považované za bezpečné“, pomáhají každé složce dostat se do správné části rostliny. Rovněž zabraňují tomu, aby komponenty dosáhly koncentrací, které by mohly být pro rostliny toxické.


Vědci použili k přenosu luciferázy nanočástice oxidu křemičitého o průměru přibližně 10 nanometrů a k přenosu luciferinu a koenzymu A o něco větší částice polymerů PLGA a chitosanu. Aby se částice dostaly do listů rostlin, vědci nejprve suspendovali částice v roztoku. Rostliny byly ponořeny do roztoku a poté vystaveny vysokému tlaku, což umožnilo částicím vstupovat do listů malými póry zvanými průduchy.

Částice uvolňující luciferin a koenzym A byly navrženy tak, aby se hromadily v extracelulárním prostoru mezofylu, vnitřní vrstvě listu, zatímco menší částice nesoucí luciferázu vstupují do buněk, které tvoří mezofyl. Částice PLGA postupně uvolňují luciferin, který poté vstupuje do rostlinných buněk, kde luciferáza provádí chemickou reakci, díky níž luciferin září.

PŘEKONTROLOVAT: Člověk vytváří zahrady pro nechtěné včely, pěstuje jídlo zdarma na 30 opuštěných pozemcích

Včasné úsilí vědců na začátku projektu přineslo rostliny, které mohly svítit asi 45 minut, což se od té doby zlepšilo na 3,5 hodiny. Světlo generované jednou 10 centimetrovou sazenicí potočnice je v současné době přibližně jedna tisícina množství potřebného k přečtení, ale vědci se domnívají, že mohou vyzařované světlo i dobu trvání světla zvýšit další optimalizací koncentrace a uvolňování sazby komponent.

Předchozí snahy o vytvoření rostlin emitujících světlo se spoléhaly na genetické inženýrství, aby exprimovalo gen pro luciferázu, ale toto je pracný proces, který poskytuje extrémně slabé světlo. Tyto studie byly provedeny na rostlinách tabáku aArabidopsis thaliana, které se běžně používají pro genetické studie rostlin. Metodu vyvinutou Stranovou laboratoří však lze použít na jakýkoli typ zařízení. Doposud to kromě řeřichy prokázali také rukolou, kale a špenátem.

Pro budoucí verze této technologie vědci doufají, že vyvinou způsob, jak nanočástice namalovat nebo nastříkat na listy rostlin, což by umožnilo přeměnit stromy a jiné velké rostliny na světelné zdroje.

VÍCE: IKEA uvádí bezplatný design pro zahradní sféru, která živí sousedství

'Naším cílem je provést jedno ošetření, když je rostlinou sazenice nebo dospělá rostlina, a nechat ji vydržet po celou dobu životnosti rostliny,' říká Strano. 'Naše práce velmi vážně otevírá dveře pouličním lampám, které nejsou ničím jiným než ošetřenými stromy, a nepřímému osvětlení kolem domů.'

Vědci také prokázali, že mohou vypnout světlo přidáním nanočástic nesoucích inhibitor luciferázy. To by jim mohlo umožnit, aby nakonec vytvořili rostliny, které vypnou své emise světla v reakci na podmínky prostředí, jako je sluneční světlo, říkají vědci.

Výzkum, který provedl hlavní autor a postdoktor MIT Seon-Yeong Kwak, byl financován americkým ministerstvem energetiky a publikován v časopiseNano dopisy.

Přetištěno se svolením od Zprávy MIT

(HODINKYokouzlující video níže)

Osvětlete své přátele: Kliknutím sdílejte skvělé novinky-Foto Seon-Yeong Kwak