Έξυπνα νανοβιονικά φυτά που λάμπουν

 “'Εξυπνα” φυτά που λειτουργούν σαν “λάμπες” ανέπτυξαν επιστήμονες του ΜΙΤ. Σύμφωνα με μελέτη που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο περιοδικό Nanoletters, επιστήμονες τροποποίησαν ορισμένα φυτά ώστε να φωτοβολούν για ώρες. Η απόδοση αυτής της νέας ιδιότητας σε φυτά έγινε με τη βοήθεια της νανοτεχνολογίας και συγκεκριμένα με νανοσωματίδια. 

 

Το φαινόμενο της βιοφωταύγειας

Η εκπομπή φωτός από ζωντανούς οργανισμούς γενικά δεν είναι κάτι καινούριο ή παράδοξο. Αρκετοί οργανισμοί με πιο γνωστό παράδειγμα, τις πυγολαμπίδες εκπέμπουν φως κάτω από ορισμένες συνθήκες. Πρόκειται για το φαινόμενο της βιοφωταύγειας που συμβαίνει με την οξείδωση της λουσιφερίνης. Για να συμβεί αυτό απαιτείται εκτός από τη λουσιφερίνη το ένζυμο λουσιφεράση που δρα στην πρώτη οδηγώντας στην εκπομπή φωτός.

 

Επιστήμονες του ΜΙΤ, μιμούμενοι ουσιαστικά τη φύση, αποφάσισαν να τροποποιήσουν κατάλληλα ορισμένα φυτά ώστε να εκπέμπουν φως. Προφανώς για να συμβεί αυτό ήταν απαραίτητη η εισαγωγή λουσιφερίνης και λουσιφεράσης στα φύλλα των φυτών.

Εισαγωγή σωματιδίων και νανοσωματίδιων-φορέων στα φύλλα των φυτών

Νανοσωματίδια, δηλαδή πολύ μικρά σωματίδια διαμέτρου 10 nm (όπου 1nm=10^-9 m), με επικάλυψη πυριτίας χρησιμοποιήθηκαν ως φορείς του ενζύμου λουσιφεράση. Μεγαλύτερα σωματίδια με επικάλυψη πολυγαλακτικού οξεός χρησιμοποιήθηκαν ως φορείς της λουσιφερίνης καθώς και ενός άλλου ενζύμου. Επιπλέον χρησιμοποιήθηκαν νανοκρύσταλλοι του ημιαγωγού CdSe για τη ρύθμιση του μήκους κύματος του εκπεμπόμενου φωτός. Η εισαγωγή όλων των σωματιδίων στα φύλλα των φυτών έγινε με την εμβάπτιση των τελευταίων σε κατάλληλο διάλυμα και κάτω από την επίδραση υψηλής πίεσης.Με αυτόν τον τρόπο, τα σωματίδια εισχώρησαν στα στόματα των φυλλών,δηλαδή στους πόρους που υπάρχουν στην επιφάνεια τους.

 

Αποτελέσματα και μελλοντικές προκλήσεις

Τα αποτέλεσματα της επίπονης προσπάθειας των επιστημόνων ήταν η εκπομπή φωτός από τα φυτά με διάρκεια 3.5 ώρες. Η ένταση της ακτινοβολίας ήταν 1.44 × 10¹² φωτόνια/ δευτερόλεπτο ή το 50% μιας 1 μW φωτοδιόδου. Αξίζει να σημειωθεί ότι οι ίδιοι ερευνητές αναφέρουν την χρήση και άλλων νανοσωματιδίων, που θα λειτουργούν ως αναστολείς της λουσιφεράσης. Με αυτόν τον τρόπο θα διακοπτεται η εκπομπή φωτός από τα φυτά. Τέλος, τα μελλοντικά σχέδια τους περιλαμβάνουν μεταξύ άλλων και την ανάπτυξη κατάλληλων σπρευ που θα καθιστούν οποιαδήποτε φυτό φωτοβόλο.