Nanotechnologia

Trwają badania nad luminescencyjnymi roślinami

W 2009 roku film „Avatar” wprowadził widzów kina w fantastyczny świat rozświetlony przez bujną oraz emanującą blaskiem roślinność. Do dziś naukowcy pracują nad urzeczywistnieniem tej fascynującej wizji. Trwają badania nad luminescencyjnymi roślinami, które spowodują spadek konieczności korzystania ze sztucznego światła.

Natura stworzyła wiele organizmów bioluminescencyjnych (czyli mających zdolność świecenia), jednak nie ma wśród nich roślin. Do tej pory wysiłki badaczy, które miały na celu stworzenie świecącej roślinności, a w szczególności prace nad tytoniem ozdobnym (Nicotiana x sanderae), opierały się na wszczepianiu roślinom genów robaczków świętojańskich lub luminescencyjnych bakterii za pomocą technik inżynierii genetycznej. Jednakże dostarczenie wszystkich potrzebnych elementów w odpowiednie miejsca okazało się być nie lada wyzwaniem. Dlatego też naukowcy postanowili pójść o krok dalej i stworzyć „nanobioniczną” świecącą roślinę.

W czasopiśmie naukowym „Nano Letters” pojawiła się informacja, dotycząca techniki, która jest wykorzystywana przez naukowców. Polega ona na wszczepieniu roślinom substancji, która jest odpowiedzialna za luminescencję występującą u robaczków świętojańskich. Podczas kąpieli pod ciśnieniem wszczepiono rukwi wodnej (Nasturtium officinale) i innym roślinom trzy rodzaje nanocząstek. W ich skład wchodziły emitująca światło lucyferyna. Ponadto lucyferaza katalizująca utlenianie lucyferyny oraz umożliwiająca emisję światła. Kolejną substancją był koenzym A, który zwiększał aktywność lucyferazy.

Naukowcy mogli zoptymalizować ilość emitowanego światła. Kontrolowali oni rozmieszczenie nanocząstek wewnątrz tkanek roślin, poprzez wykorzystanie różnic w ich wielkości oraz ładunku powierzchniowym. Poddana temu procesowi rukiew wodna emitowała o połowę mniejsze światło, niż dostępne na rynku żarówki LED o natężeniu 1 µW. Świeciła jednak 100000 razy jaśniej, niż zmodyfikowany genetycznie tytoń ozdobny. Emisja światła może zostać przerwana poprzez dodanie związku chemicznego charakteryzującym się hamowaniem działania lucyferazy.

Twórcy tej techniki uzyskali wsparcie finansowe Swiss National Science Foundation i Departamentu Energii Stanów Zjednoczonych.