Imagine que quando escurecer, você pode ler através das plantas brilhantes em sua mesa em vez de acender uma luz. Que tipo de experiência é essa?
Os engenheiros do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) deram um primeiro passo crítico no processo de realização dessa visão. Engenheiros implantaram nanopartículas especiais nas folhas de agrião, o que induziu o agrião a brilhar por quase quatro horas. Eles acreditam que, através de uma otimização adicional, esta planta luminosa um dia será suficiente para iluminar um espaço de trabalho.
Michael Strano, professor de engenharia química do MIT e autor sênior do estudo, disse que sua ideia é criar uma planta que possa ser usada como lâmpada de mesa — a energia não precisa ser ligada, e a fonte de luz vem da própria cultura. Metabolismo energético.
O pesquisador disse que essa tecnologia também pode ser usada para fornecer iluminação interna de baixa intensidade, ou para transformar árvores em luzes de circuito auto-fornecidas.
Strano disse que a iluminação é responsável por cerca de 20% do consumo global de energia, e as plantas podem se reparar, ter sua própria energia e se adaptar ao ambiente externo. Eles acreditam que o tempo está maduro.
Um novo campo de pesquisa criado pelo laboratório Strano é chamado de nanobiônico vegetal, que visa transmitir novas características às plantas, implantando diferentes tipos de nanopartículas nas plantas. O objetivo da equipe é transformar plantas para substituir muitas das funções fornecidas pelas instalações elétricas. Anteriormente, pesquisadores projetaram plantas que podem detectar explosivos e transmitir informações para smartphones, bem como plantas que podem monitorar as condições de seca.
Relata-se que a luciferase é uma enzima que faz os vagalumes brilharem. Para fazer plantas emissoras leves, a equipe do MIT recorreu a essa enzima. A luciferase age em uma molécula chamada luciferina, que pode fazer a luciferina emitir luz. Outra molécula chamada co-enzima A (co-enzima A) pode ajudar a alcançar o processo de luminescência removendo os subprodutos da reação que podem inibir a atividade da luciferase.
A equipe de pesquisa empacotou esses três componentes em diferentes tipos de portadores de nanopartículas. Essas nanopartículas são todas feitas de materiais que a Administração de Alimentos e Medicamentos dos EUA classifica como "geralmente considerados seguros" para ajudar cada ingrediente a alcançar a parte certa da planta. As nanopartículas também podem impedir que esses componentes atinjam concentrações que podem produzir toxinas para as plantas.
Os pesquisadores usaram nanopartículas de sílica com diâmetro de cerca de 10 nanômetros para transportar luciferase, e depois usaram polímeros ligeiramente maiores PLGA (polímeros PLGA) e partículas chitosanas (quitosan) para transportar luciferina e coenzimas, respectivamente. Um. Para permitir que essas partículas entrassem nas folhas das plantas, os pesquisadores primeiro suspenderam essas partículas em uma solução, depois encharcaram as plantas na solução e, em seguida, as expuseram à alta pressão para fazer essas partículas entrarem nas folhas através de poros minúsculos (stomata).
As partículas que liberam luciferina e aconzyma A se acumulam no espaço extracelular do mesófilo (isto é, a camada interna da folha), enquanto as pequenas partículas que carregam luciferase entram nas células que compõem o mesófilo. Após as partículas PLGA liberarem gradualmente a luciferina, a luciferina entra na célula vegetal, e a luciferase reage quimicamente na célula para fazer a luciferina emitir luz.
Inicialmente, a planta feita pela equipe de pesquisa brilhou por cerca de 45 minutos. Após a melhora, o tempo de brilho foi aumentado para 3,5 horas. Embora uma muda de agrião de 10 cm produz um milésimo da quantidade de luz atualmente necessária para a leitura, os pesquisadores acreditam que, otimizando ainda mais a taxa de concentração e liberação de cada componente, a quantidade de luz pode ser aumentada e o tempo de emissão de luz pode ser prolongado.
Anteriormente, a produção de plantas emissoras leves dependia de plantas geneticamente modificadas, mas este era um processo problemático e a luz emitida era muito fraca. Além disso, todos esses estudos são realizados sobre tabaco e arabidopsis thaliana, que são frequentemente utilizados em pesquisas genéticas vegetais. No entanto, o método desenvolvido pela equipe de pesquisa do MIT pode ser aplicado a qualquer tipo de planta. Atualmente, além do agrião, eles provaram isso com rúcula, couve e espinafre.
No futuro, o MIT espera desenvolver um método para revestir ou pulverizar nanopartículas em folhas de plantas para transformar árvores e outras plantas grandes em fontes de luz.
Strano afirmou que eles pretendem realizar um tratamento técnico quando a planta é uma muda ou planta madura, e fazê-la continuar a desempenhar um papel durante todo o ciclo de vida da planta.
A equipe de pesquisa também demonstrou a adição de nanopartículas que carregam inibidores de fluoresceína para desligar a fonte de luz, o que os ajudou a criar plantas que podem desligar a fonte de luz de acordo com mudanças nas condições ambientais (como a luz solar).
É relatado que a pesquisa recebeu apoio financeiro do Departamento de Energia dos EUA.
