ΕΡΕΥΝΑ

Μετατρέπουν φυτά σε φωτιστικά!

Φανταστείτε ότι αντί να ανάβετε μια λάμπα μόλις σκοτεινιάζει, να μπορείτε να διαβάζετε από το φως ενός φυτού στο γραφείο σας.

Οι μηχανικοί του ΜΙΤ έχουν κάνει το πρώτο κρίσιμο βήμα σ΄ αυτήν την κατεύθυνση: Με την ενσωμάτωση εξειδικευμένων νανοσωματιδίων στα φύλλα ενός νεκροκάρδαμου, προκάλεσαν το φυτό να εκπέμπει αχνό φως για περίπου τέσσερις ώρες!

Πλέον, πιστεύουν ότι με περαιτέρω βελτιστοποίηση της τεχνικής, μια μέρα τέτοια φυτά θα είναι αρκετά φωτεινά, ώστε να φωτίζουν ολόκληρο χώρο εργασίας!

«Το όραμα είναι να φτιάξουμε ένα φυτό, το οποίο θα λειτουργεί ως επιτραπέζιο φωτιστικό. Ένα φωτιστικό, που δεν θα χρειάζεται να το συνδέσουμε, καθώς το φως τροφοδοτείται από τον ενεργειακό μεταβολισμό του ίδιου του φυτού», δήλωσε ο Μάικλ Στράνο (Michael Strano), καθηγητής Χημικών Μηχανικών στο ΜΙΤ και ένας από τους συγγραφείς της μελέτης.

Σύμφωνα με τους ερευνητές, αυτή η τεχνολογία θα μπορούσε επίσης να χρησιμοποιηθεί για την παροχή φωτισμού χαμηλής έντασης σε εσωτερικό χώρο ή για τη μετατροπή των δένδρων σε αυτοματοποιημένα φώτα του δρόμου.

Στόχος της ομάδας του Στράνο είναι ο σχεδιασμός πολλών φυτών που να διαθέτουν λειτουργίες, οι οποίες σήμερα εκτελούνται από ηλεκτρικές συσκευές.

Αξίζει να επισημανθεί ότι οι ερευνητές έχουν ήδη σχεδιάσει φυτά, τα οποία μπορούν να ανιχνεύουν εκρηκτικές ύλες και να μεταδίδουν αυτές τις πληροφορίες σε ένα smartphone.

Ο φωτισμός, ο οποίος αντιπροσωπεύει περίπου το 20% της παγκόσμιας κατανάλωσης ενέργειας, φάνηκε στους ερευνητές ως ένας λογικός επόμενος στόχος.

«Τα φυτά μπορούν να επισκευαστούν μόνα τους, έχουν τη δική τους ενέργεια και είναι ήδη προσαρμοσμένα στο εξωτερικό περιβάλλον», επισήμανε ο Στράνο. «Πιστεύουμε ότι αυτή είναι μια ιδέα, της οποίας η ώρα έχει έρθει», πρόσθεσε.

Η ομάδα του ΜΙΤ, για να δημιουργήσει τα φυτά-φωτιστικά, στράφηκε στη λουσιφεράση, ένα ένζυμο το οποίο δρα πάνω σ΄ ένα μόριο που ονομάζεται λουσιφερίνη, προκαλώντας το να εκπέμψει φως. Ένα άλλο μόριο, που ονομάζεται συν-ένζυμο Α, βοηθά στη διαδικασία απομάκρυνσης ενός υποπροϊόντος αντίδρασης, που μπορεί να αναστείλει τη δράση της λουσιφεράσης.

Η ομάδα MIT συσκευάζει κάθε ένα από αυτά τα τρία συστατικά σε έναν διαφορετικό τύπο φορέα νανοσωματιδίων. Τα νανοσωματίδια, τα οποία είναι όλα κατασκευασμένα από υλικά που η αμερικανική Υπηρεσία Τροφίμων και Φαρμάκων ταξινομεί ως «γενικά θεωρημένα ασφαλή», βοηθούν κάθε συστατικό να φτάσει στο σωστό μέρος του φυτού. Επίσης, εμποδίζουν τα συστατικά να φθάσουν σε συγκεντρώσεις, οι οποίες θα μπορούσαν να είναι τοξικές για τα φυτά.

Ειδικότερα, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν νανοσωματίδια πυριτίου -περίπου 10 νανομέτρων- για τη μεταφορά λουσιφεράσης, καθώς και ελαφρώς μεγαλύτερα σωματίδια των πολυμερών PLGA και χιτοζάνης, για να μεταφέρουν τη λουσιφερίνη και το συνένζυμο Α.

Στη συνέχεια, βύθισαν τα φυτά σε ένα διάλυμα με τα σωματίδια και στη συνέχεια, ακολούθησε η έκθεσή τους σε υψηλή πίεση, επιτρέποντας στα σωματίδια να εισέλθουν στα φύλλα, μέσω μικροσκοπικών πόρων που ονομάζονται «στόματα».

Τα σωματίδια που απελευθερώνουν λουσιφερίνη και συνένζυμο Α, σχεδιάστηκαν έτσι ώστε να συσσωρεύονται στον εξωκυτταρικό χώρο του μεσοφύλλου, που είναι ένα εσωτερικό στρώμα του φύλλου. Τα μικρότερα σωματίδια που έφεραν λουσιφεράση, εισέρχονταν στα κύτταρα που αποτελούν τα μεσόφυλα.

Τα σωματίδια PLGA απελευθερώνουν σταδιακά τη λουσιφερίνη, η οποία στη συνέχεια εισέρχεται στα φυτικά κύτταρα, όπου η λουσιφεράση εκτελεί τη χημική αντίδραση που προκαλεί τη λάμψη της λουσιφερίνης.

Οι πρώτες προσπάθειες των ερευνητών απέδωσαν φυτά που μπορούσαν να λάμπουν για περίπου 45 λεπτά, τα οποία από τότε έχουν βελτιωθεί σε 3,5 ώρες.

Η μέθοδος που αναπτύχθηκε από το εργαστήριο του Strano, μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε οποιοδήποτε είδος φυτού. Μέχρι στιγμής, δοκιμάστηκε σε ρόκα, λάχανο και σπανάκι, εκτός από το νεροκάρδαμο.

Οι ερευνητές ελπίζουν να αναπτύξουν στο μέλλον έναν τρόπο βαφής ή ψεκασμού των νανοσωματιδίων στα φύλλα των φυτών, τα οποία θα μπορούσαν να επιτρέψουν τη μετατροπή δένδρων και άλλων μεγάλων φυτών σε πηγές φωτός.

Και πως σβήνει το φως;

Οι ερευνητές μπορούν να σβήσουν το φως, προσθέτοντας νανοσωματίδια που φέρουν αναστολέα λουσιφεράσης.

O Σεόν-Γιονγκ Κβακ (Seon-Yeong Kwak) είναι ο βασικός συγγραφέας της μελέτης, η οποία δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Nano Letters.

Βίντεο Melanie Gonick/MIT

Πηγή: Phys.org / Photo Credit Seon-Yeong Kwak / Επιμέλεια Snoopit24

Advertisements

Κατηγορίες:ΕΡΕΥΝΑ

Tagged as: , , ,

Αν έχετε κάποιο σχόλιο να κάνετε, γράψτε το...

Εισάγετε τα παρακάτω στοιχεία ή επιλέξτε ένα εικονίδιο για να συνδεθείτε:

Λογότυπο WordPress.com

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό WordPress.com. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Φωτογραφία Google

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Google. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Φωτογραφία Twitter

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Twitter. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Φωτογραφία Facebook

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Facebook. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Σύνδεση με %s

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.