تولید گیاهی که از خود نور ضعیف تولید می کند

مهندسان MIT با قرار دادن نانوذرات مخصوص در برگ نوعی گیاه آب شیرین، گیاهی تولید کرده‌اند که نور ضعیفی ایجاد می‌کند و نزدیک چهار ساعت می‌درخشد.

به گزارش علمی‌ها و به نقل از لابراتوری اکوئیپمنت، تصور کنید هنگامی که هوا تاریک می‌شود به جای روشن کردن لامپ بتوانید با نور یک گیاه درخشان روی میز به مطالعه بپردازید، مهندسان MIT اولین گام مهم به سوی ساخت این رویا برداشته اند. آنها معتقدند که با بهینه‌سازی بیشتر چنین گیاهانی، روزی آنها به اندازه‌ای روشنایی ایجاد خواهند کرد تا روشنایی محیط کاری را تامین نمایند.

به عقیده مایکل استرانو استاد مهندسی شیمی دانشگاه MIT و نویسنده مقاله، چشم انداز این است که گیاهی بسازیم که به عنوان یک چراغ میز کار عمل کند، چراغی که شما مجبور به روشن کردن آن نیستید، نور به وسیله انرژی متابولیسم این گیاه بوجود می‌آید. محققان می‌گویند این فناوری همچنین می‌تواند برای ایجاد روشنایی داخلی کم نور و یا تبدیل درختان به چراغ های روشنایی استفاده شود.

گیاهان نانوبیونیک

آزمایشگاه استرانو در موسسه تحقیقات ماساچوست با هدف استفاده از انواع نانوذرات  گیاهان پیشگام مطالعه برروی گیاهان نانوبیونیک است. هدف گروه این است گیاهانی تولید کنند که جایگزین فعالیت‌هایی شوند که در حال حاضر توسط دستگاه‌های الکتریکی انجام می‌شوند. محققان تاکنون گیاهانی طراحی کرده‌اند که می‌تواند مواد منفجره را تشخیص داده و اطلاعات آن را به یک گوشی هوشمند بفرستند و همچنین گیاهانی که می‌توانند شرایط خشکسالی را کنترل کنند.

نورپردازی، که حدود ۲۰ درصد از مصرف انرژی جهان را تولید کند هدف منطقی به نظر می‌رسد. استرانو می‌گوید: گیاهان می‌توانند خود را درمان کنند، انرژی خود را تولید می‌کنند و در حال حاضر با محیط خارج بیرون نیز سازگار هستند، او اعتقاد دارد که زمان اجرای این ایده فرا رسیده است.

محققان برای ایجاد گیاهان درخشان از آنزیم لوسیفراز (Luciferase) استفاده کردند، لوسیفراز آنزیمی است که باعث درخشش کرم شب تاب می‌شود. در اثر فعالیت لوسیفراز در مولکولی به نام لوسیفرین (Luciferin) نور منتشر می‌شود. مولکول دیگری که Co-enzyme A نامیده می‌شود، با حذف یک محصول جانبی واکنش که می‌تواند فعالیت لوسیفراز را مهار کند، به این فرایند کمک می‌کند.

محققان هر یک از این سه جزء را در یک نوع دیگر از نانوذرات حامل بسته بندی کردند. نانوذرات مورد استفاده از موادی ساخته شده‌اند که سازمان غذا و دارو ایالات متحده به عنوان سالم طبقه بندی کرده است، این ذرات کمک می‌کنند تا مواد به مقصد خود در بخشهای مختلف گیاه برسند. آنها همچنین از افزایش بی‌رویه غلظت مواد جلوگیری می‌کنند تا برای گیاهان سمی نباشند.

محققان از نانوذرات سیلیکا با قطر حدود ۱۰ نانومتر برای حمل لوسیفراز، از ذرات کوچکتر پلیمری PLGA و کیتوزان برای حمل لوسیفرین و کوآنزیم A استفاده کردند. محققان ابتدا ذرات را در یک محلول ذوب کرده و ذرات را به برگ‌های گیاهی تبدیل می‌کنند. گیاهان در محلول غوطه‌ور شده و پس از آنکه در معرض فشار بالا قرار گرفتند به ذرات اجازه می‌دهند تا از طریق حفره‌های کوچک به نام استوماتا وارد برگ شوند.

ذرات آزاد شده لوسیفرین و کوآنزیم A به منظور تجمع در فضای خارج سلول مزوفیل، یک (لایه داخلی برگ)، طراحی شده‌اند، در حالی که ذرات کوچکتر که لوسیفراس را حمل می‌کنند، وارد سلول‌هایی می‌شوند که مزوفیل ۲ را تشکیل می‌دهند. ذرات PLGA به تدریج لوسیفرین را آزاد می‌کنند، که پس از آن وارد سلول های گیاهی می‌شود، در حالیکه لوسیفراس واکنش شیمیایی را که باعث درخشش لوسفرین می‌شود را، انجام می‌دهد.

اوایل پروژه، محققان گیاهانی ساخته بودند که می توانستند ۴۵ دقیقه بدرخشند، اما اکنون به ۳٫۵ ساعت افزایش یافته است. نور تولید شده توسط یک دهم سانتیمتر از جوانه گیاه شاهی آبی در حال حاضر حدود یک هزارم مقدار مورد نیاز برای خواندن است، اما محققان معتقدند که می‌توان نور منتشر شده و همچنین مدت زمان نوردهی را با بهینه سازی بیشتر غلظت و مقدار ترکیبات نانو افزایش داد.

بیشتر بخوانید: گیاهی که حشرات را مومیایی می‌کند