Iedomājieties, ka, kad ir tumšs, jūs varat lasīt kvēlojošos augus uz sava galda, nevis ieslēgt gaismu. Kāda veida pieredze šī ir?
Masačūsetsas Tehnoloģiju institūta (MIT) inženieri ir spēruši pirmo būtisku soli šīs vīzijas īstenošanas procesā. Inženieri krešu lapās implantēja īpašas nanodaļiņas, kas izraisīja kreses spīdumu gandrīz četras stundas. Viņi uzskata, ka, veicot turpmāku optimizāciju, ar šo gaismas iekārtu kādu dienu pietiks, lai apgaismotu darba telpu.
Maikls Strano, MIT ķīmijas inženierijas profesors un pētījuma vecākais autors, teica, ka viņu ideja ir izveidot iekārtu, ko varētu izmantot kā galda lampu — nav jāieslēdz strāva un gaismas avots. galu galā nāk no pašas ražas. Enerģijas vielmaiņa.
Pētnieks sacīja, ka šo tehnoloģiju var izmantot arī, lai nodrošinātu zemas intensitātes iekštelpu apgaismojumu vai pārvērstu kokus pašpiegādes ķēdes apgaismojumā.
Strano sacīja, ka apgaismojums veido aptuveni 20% no globālā enerģijas patēriņa, un augi var salabot paši, tiem ir sava enerģija un tie ir pielāgojušies ārējai videi. Viņi uzskata, ka laiks ir pienācis.
Jaunu Strano laboratorijas izveidoto pētījumu jomu sauc par augu nanobioniku, kuras mērķis ir piešķirt augiem jaunas īpašības, implantējot augos dažāda veida nanodaļiņas. Komandas' mērķis ir pārveidot iekārtas, lai aizstātu daudzas funkcijas, ko nodrošina elektroinstalācijas. Iepriekš pētnieki ir izstrādājuši iekārtas, kas spēj atklāt sprāgstvielas un pārraidīt informāciju uz viedtālruņiem, kā arī augus, kas var uzraudzīt sausuma apstākļus.
Tiek ziņots, ka luciferāze ir enzīms, kas liek uguntiņām mirdzēt. Lai izgatavotu gaismu izstarojošus augus, MIT komanda pievērsās šim fermentam. Luciferāze iedarbojas uz molekulu, ko sauc par luciferīnu, kas var likt luciferīnam izstarot gaismu. Cita molekula, ko sauc par koenzīmu A (koenzīms A), var palīdzēt sasniegt luminiscences procesu, noņemot reakcijas blakusproduktus, kas var kavēt luciferāzes aktivitāti.
Pētnieku grupa šos trīs komponentus iesaiņoja dažāda veida nanodaļiņu nesējos. Visas šīs nanodaļiņas ir izgatavotas no materiāliem, kurus ASV Pārtikas un zāļu pārvalde klasificē kā" parasti uzskata par drošu" lai palīdzētu katrai sastāvdaļai sasniegt pareizo auga daļu. Nanodaļiņas var arī novērst šo komponentu koncentrāciju, kas var radīt toksīnus augiem.
Pētnieki izmantoja silīcija dioksīda nanodaļiņas ar aptuveni 10 nanometru diametru, lai pārnēsātu luciferāzi, un pēc tam izmantoja nedaudz lielākus polimērus PLGA (polimērus PLGA) un hitozāna daļiņas (hitozānu), lai pārvadātu attiecīgi luciferīnu un koenzīmus. A. Lai ļautu šīm daļiņām iekļūt augu lapās, pētnieki vispirms suspendēja šīs daļiņas šķīdumā, pēc tam iemērcēja augus šķīdumā un pēc tam pakļāva tos augsta spiediena iedarbībai, lai šīs daļiņas iekļūtu lapās caur sīkām porām (stomātiem) ).
Daļiņas, kas atbrīvo luciferīnu un koenzīmu A, uzkrājas mezofila ekstracelulārajā telpā (tas ir, lapas iekšējā slānī), bet mazās daļiņas, kas nes luciferāzi, nonāk šūnās, kas veido mezofilu. Pēc tam, kad PLGA daļiņas pakāpeniski atbrīvo luciferīnu, luciferīns nonāk augu šūnā, un luciferāze šūnā ķīmiski reaģē, liekot luciferīnam izstarot gaismu.
Sākotnēji pētnieku grupas izgatavotais augs kvēloja apmēram 45 minūtes. Pēc uzlabošanas spīdēšanas laiks tika palielināts līdz 3,5 stundām. Lai gan 10 cm garš kreses stāds rada vienu tūkstošdaļu no šobrīd lasīšanai nepieciešamā gaismas daudzuma, pētnieki uzskata, ka, turpmāk optimizējot katra komponenta koncentrāciju un izdalīšanās ātrumu, var palielināt gaismas daudzumu un gaismas izstarošanas laiku. būt pagarinātam.
Iepriekš gaismu izstarojošo augu ražošana balstījās uz ģenētiski modificētiem augiem, taču tas bija apgrūtinošs process, un izstarotā gaisma bija ļoti vāja. Turklāt visi šie pētījumi tiek veikti ar tabaku un Arabidopsis thaliana, ko bieži izmanto augu ģenētiskajos pētījumos. Tomēr MIT pētnieku grupas izstrādāto metodi var pielietot jebkura veida augiem. Šobrīd bez ūdenskresēm viņi to pierādījuši ar rukolu, lapu kāpostu un spinātiem.
Nākotnē MIT cer izstrādāt metodi nanodaļiņu pārklājumam vai izsmidzināšanai uz augu lapām, lai kokus un citus lielus augus pārvērstu gaismas avotos.
Strano norādīja, ka viņi plāno veikt tehnisko apstrādi, kad augs ir stāds vai nobriedis augs, un likt tam turpināt spēlēt visu auga' dzīves ciklu.
Pētnieku grupa arī demonstrēja nanodaļiņu pievienošanu, kas satur fluoresceīna inhibitorus, lai izslēgtu gaismas avotu, kas palīdzēja viņiem izveidot augus, kas var izslēgt gaismas avotu atbilstoši vides apstākļu izmaiņām (piemēram, saules gaismai).
Tiek ziņots, ka pētījums saņēmis finansiālu atbalstu no ASV Enerģētikas departamenta.
