Bioniczne rośliny z MIT-u

[KopalniaWiedzy.pl 357]

Naukowcy z MIT-u stawiają pierwsze kroki w dziedzinie nauki, którą nazwali „roślinną nanobioniką”. To nic innego, jak modyfikowanie roślin nanomateriałami w taki sposób, by spełniały różne zadania. Uczeni poinformowali już, że dzięki dodaniu węglowych nanorurek do chloroplastu zmusili rośliny do przechwycenia 30% światła więcej niż zwykle. Inne nanorurki pozwoliły wykorzystywać rośliny w roli wykrywaczy tlenku azotu.

 

Rośliny mogą być niezwykle atrakcyjnymi platformami technologicznymi. Same się naprawiają, zachowują się stabilnie w warunkach naturalnych, są zdolne do przetrwania w niekorzystnym środowisku, same zapewniają sobie wodę i energię - wyjaśnia profesor Michael Strano, który stoi na czele zespołu badawczego. Wraz ze swoim współpracownikiem, Juanem Pablo Giraldo, chcą wykorzystać rośliny w roli wykrywaczy materiałów wybuchowych czy broni chemicznej. Pracują też nad zaimplementowaniem w nich układów elektronicznych. Możliwości są nieograniczone - stwierdził Strano.

 

Chloroplast jest w stanie przeprowadzać reakcje nawet po usunięciu z rośliny jednak po kilku godzinach zaczyna tracić swoje właściwości, gdyż wskutek oddziaływania światła słonecznego i tlenu dochodzi do rozpadu protein. Rośliny są w stanie naprawiać takie uszkodzenia, sam chloroplast nie może tego zrobić.

 

Naukowcy, chcąc przedłużyć czas pracy chloroplastu, dodali doń nanocząstki tlenku ceru. To bardzo silne przeciwutleniacze, chroniące chloroplast przed uszkodzeniem. Nanocząstki zostały opakowane w kwas poliakrylowy. Powstała w ten sposób wysoce reaktywna molekuła była w stanie przedostać się przez membranę otaczającą chloroplast. W tych chloroplastach, do których dostarczono tlenek ceru odsetek uszkodzeń znacząco spadł.

 

W podobny sposób do chloroplastów dostarczono nanorurki pokryte kwasem dezoksyrybonukleinowym. Nanorurki działają jak anteny, dzięki którym chloroplast może wyłapać zakresy światła pozostające poza jego zasięgiem, takie jak ultrafiolet, zielone czy bliską podczerwień. Badania chloroplastów wzbogaconych nanorurkami wykazały, że aktywność fotosyntetyczna, mierzona ilością elektronów przepływających przez błony tylakoidów zwiększyła się o 49%. Takie chloroplasty, chronione tlenkiem ceru, pracowały kilka godzin dłużej niż zwykle.

 

Po udanych eksperymentach na chloroplastach uczeni wzięli na warsztat całe rośliny. Udało im się wprowadzić do nich roztwór z nanorurkami i zwiększyć przepływ elektronów podczas fotosyntezy o około 30%. Na razie uczeni nie wiedzą, czy i w jaki sposób bardziej intensywna fotosynteza wpływa na produkcję cukrów przez rośliny.

 

W przyszłości, wykorzystując różne konfiguracje nanorurek, uczeni chcą tworzyć rośliny, które będą monitorowały środowisko naturalne, wykrywały pestycydy, zanieczyszczenia powietrza, infekcje grzybami czy toksyny bakteryjne.