Bayangkan apabila gelap, anda boleh membaca tumbuhan yang bercahaya di atas meja anda dan bukannya menghidupkan lampu. Apakah jenis pengalaman ini?
Jurutera Institut Teknologi Massachusetts (MIT) telah mengambil langkah pertama yang kritikal dalam proses merealisasikan visi ini. Jurutera menanamkan nanopartikel khas ke dalam daun selada air, yang menyebabkan selada air itu bersinar selama hampir empat jam. Mereka percaya bahawa melalui pengoptimuman selanjutnya, loji bercahaya ini suatu hari nanti akan cukup untuk menerangi ruang kerja.
Michael Strano, seorang profesor kejuruteraan kimia di MIT dan pengarang kanan kajian itu, berkata idea mereka adalah untuk mencipta loji yang boleh digunakan sebagai lampu meja—kuasa tidak perlu dihidupkan, dan sumber cahaya akhirnya datang dari tanaman itu sendiri. Metabolisme Tenaga.
Penyelidik berkata bahawa teknologi ini juga boleh digunakan untuk menyediakan pencahayaan dalaman intensiti rendah, atau untuk menukar pokok menjadi lampu litar yang dibekalkan sendiri.
Strano berkata bahawa pencahayaan menyumbang kira-kira 20% daripada penggunaan tenaga global, dan tumbuhan boleh membaiki diri mereka sendiri, mempunyai tenaga mereka sendiri, dan telah menyesuaikan diri dengan persekitaran luaran. Mereka percaya bahawa masanya sudah matang.
Bidang penyelidikan baharu yang dicipta oleh makmal Strano dipanggil Nanobionik Tumbuhan, yang bertujuan untuk memberikan ciri baharu kepada tumbuhan dengan menanam pelbagai jenis zarah nano ke dalam tumbuhan. Matlamat pasukan' adalah untuk mengubah loji bagi menggantikan banyak fungsi yang disediakan oleh pemasangan elektrik. Sebelum ini, penyelidik telah mereka bentuk tumbuhan yang boleh mengesan bahan letupan dan menghantar maklumat kepada telefon pintar, serta tumbuhan yang boleh memantau keadaan kemarau.
Dilaporkan bahawa luciferase adalah enzim yang membuat kelip-kelip bersinar. Untuk membuat tumbuhan pemancar cahaya, pasukan MIT beralih kepada enzim ini. Luciferase bertindak pada molekul yang dipanggil luciferin, yang boleh membuat luciferin memancarkan cahaya. Molekul lain yang dipanggil ko-enzim A (ko-enzim A) boleh membantu mencapai proses pendarfluor dengan menyingkirkan hasil sampingan tindak balas yang boleh menghalang aktiviti luciferase.
Pasukan penyelidik membungkus ketiga-tiga komponen ini dalam pelbagai jenis pembawa zarah nano. Nanopartikel ini semuanya diperbuat daripada bahan yang diklasifikasikan oleh Pentadbiran Makanan dan Ubat-ubatan AS sebagai"secara umumnya dianggap selamat" untuk membantu setiap bahan mencapai bahagian kanan tumbuhan. Nanozarah juga boleh menghalang komponen ini daripada mencapai kepekatan yang boleh menghasilkan toksin kepada tumbuhan.
Para penyelidik menggunakan nanozarah silika dengan diameter kira-kira 10 nanometer untuk membawa luciferase, dan kemudian menggunakan polimer PLGA (polimer PLGA) yang lebih besar sedikit dan zarah kitosan (kitosan) untuk membawa luciferin dan koenzim, masing-masing. A. Untuk membolehkan zarah-zarah ini memasuki daun tumbuhan, para penyelidik mula-mula menggantung zarah-zarah ini dalam larutan, kemudian merendam tumbuhan dalam larutan, dan kemudian mendedahkannya kepada tekanan tinggi untuk membuat zarah-zarah ini memasuki daun melalui liang-liang kecil (stomata). ).
Zarah-zarah yang membebaskan luciferin dan koenzim A terkumpul di dalam ruang ekstraselular mesofil (iaitu, lapisan dalam daun), manakala zarah-zarah kecil yang membawa luciferase memasuki sel-sel yang membentuk mesofil. Selepas zarah PLGA melepaskan luciferin secara beransur-ansur, luciferin memasuki sel tumbuhan, dan luciferase bertindak balas secara kimia dalam sel untuk menjadikan luciferin memancarkan cahaya.
Pada mulanya, tumbuhan yang dibuat oleh pasukan penyelidik bersinar selama kira-kira 45 minit. Selepas penambahbaikan, masa cahaya meningkat kepada 3.5 jam. Walaupun anak benih selada air 10 cm menghasilkan seperseribu jumlah cahaya yang diperlukan pada masa ini untuk membaca, para penyelidik percaya bahawa dengan mengoptimumkan lagi kepekatan dan kadar pelepasan setiap komponen, jumlah cahaya dapat ditingkatkan dan masa pemancar cahaya dapat berpanjangan.
Sebelum ini, pengeluaran loji pemancar cahaya bergantung kepada loji kejuruteraan genetik, tetapi ini adalah proses yang menyusahkan dan cahaya yang dipancarkan sangat lemah. Lebih-lebih lagi, kajian ini semuanya dijalankan ke atas tembakau dan Arabidopsis thaliana, yang sering digunakan dalam penyelidikan genetik tumbuhan. Walau bagaimanapun, kaedah yang dibangunkan oleh pasukan penyelidik MIT boleh digunakan untuk sebarang jenis tumbuhan. Pada masa ini, sebagai tambahan kepada selada air, mereka telah membuktikannya dengan arugula, kangkung dan bayam.
Pada masa akan datang, MIT berharap untuk membangunkan kaedah untuk melapisi atau menyembur nanopartikel pada daun tumbuhan untuk menjadikan pokok dan tumbuhan besar lain menjadi sumber cahaya.
Strano menyatakan bahawa mereka berhasrat untuk melakukan rawatan teknikal apabila tumbuhan itu adalah anak benih atau tumbuhan matang, dan menjadikannya terus memainkan peranan sepanjang kitaran hayat tumbuhan'
Pasukan penyelidik juga menunjukkan penambahan zarah nano yang membawa perencat fluorescein untuk mematikan sumber cahaya, yang membantu mereka mencipta tumbuhan yang boleh mematikan sumber cahaya mengikut perubahan dalam keadaan persekitaran (seperti cahaya matahari).
Dilaporkan bahawa penyelidikan itu telah mendapat sokongan kewangan daripada Jabatan Tenaga AS.
