Дополнительными источниками света станут Люминесцентные Растения

Профессор факультета химического машиностроения в Массачусетском технологическом институте, Майкл Страно и его команда находятся на пути реализации своей мечты — создания люминесцентных растений, которые, как они надеются, когда-нибудь заменят ночные и настольные лампы! Они хотят, чтобы дома и улицы в будущем были освещены при помощи «зеленой» энергии, а именно при помощи светящихся растений и деревьев.

Чтобы создать светящиеся растения, ученые обратились за помощью к светлячкам. В биолюминесцентных насекомых есть фермент, называемый люцифераза, который при взаимодействии с молекулой, называемой люциферин, вызывает высвобождение света. Другая молекула, получившая название коэнзим А, помогает процессу, избавляясь от побочного продукта реакции, ингибирующего активность люциферазы.

Исследователи начали свой эксперимент с выделения всех трех химических веществ и упаковки их в специальные раздельные наноячейки. Это необходимо для того, чтобы вещества достигали соответствующих участков листьев в нужных количествах без вреда для растений. Частицы, содержащие люциферин и коэнзим А, были нацелены на достижение внеклеточного пространства мезофилла, внутреннего слоя листа, в то время как носитель с люциферазой, проникал непосредственно в клетки мезофилла.

Заключительный шаг включал в себя вливание химических компонентов в растения. Для этого три носителя частиц были помещены в раствор. Затем исследователи погружали растения в раствор и наблюдали, как наночастицы проникали через крошечные поры листьев под высоким давлением — люциферин постепенно проникал в клетки растений, реагировал с люциферазой, испускающей свечение достаточно яркое, что егг можно было наблюдать сквозь листья.

Изначально свечение длилось всего 45 минут, исследователи смогли увеличить время свечения до 3,5 часов. Свет, излучаемый десятисантиметровым растением — водяным Крессом, был слишком тусклым для чтения, но команда уверена, что в дальнейшем они смогут увеличить интенсивность и продолжительность свечения путем оптимизации нужного количества химических веществ, вводимых в раствор с исследуемыми растениями. Ученые также придумали способ “выключить” светящихся растений с помощью ингибитора люциферазы.

Это не первый случай, когда ученые разработали светящиеся растения. Предыдущие попытки были связаны с генной инженерией растений, но это медленный и трудоемкий процесс. Он включал ограниченное количество растений и в результате образовывался слабый свет. Инновационная технология команды Майкла Страно была успешно протестирована на водяном Крессе, рукколе, капусте и шпинате, и заключается в более легкой реализации, и применима к большому количеству видов растений.

Как только данная методика была усовершенствована, исследователи, опубликовавшие свои эксперименты в журнале ACS Nano Letters в ноябре 2017 года, пытаются разработать способ окрашивания или распыления листьев растений наночастицами, чтобы даже крупные деревья могли стать источниками света. “Наша цель состоит в том, чтобы выполнить одну обработку, когда растение является еще только саженцем или зрелым растением, и использовать это в течение всей жизни растения”, — говорит Майкл Страно. Работа ученых позволит использовать обработанные деревья в качестве уличных фонарей, и, в целом, как косвенное освещение домов и уличного пространства.