Agroaldea
DEZE BIONISCHE INSTALLATIE, GEMAAKT DOOR WETENSCHAPPERS, INTEGREERT KOOLSTOFNANOBUIZEN IN DE BLADEREN, EEN HOGERE PRESTATIE HEBBEN IN FOTOSYNTHESE.
Het doel is dat de planten in de toekomst kunnen dienen om omgevingsveranderingen zoals vervuiling en het gebruik van pesticiden te monitoren.Een team van onderzoekers van het Massachusetts Institute of Technology, MET, heeft biologische experimenten gecombineerd met nanotechnologie in een baan die hen ertoe heeft gebracht de eerste bionische plant te creëren. Zodanig dat hun oorspronkelijke structuren worden ondersteund door nanomaterialen en zelfs chemische sensoren, waarmee je een 30% meer zonlicht.
La Arabidopsis thaliana, algemeen bekend als arabidopsis en rups, het is het soort plant dat door wetenschappers is gekozen om te worden aangepast. Arabidopsis is een kosmopolitische plant die op alle continenten wordt verspreid, hoewel het niet overvloedig voorkomt in Azië en Afrika, en schaars in sommige regio's van Amerika.
In warme en gematigde klimaten wordt hij gevonden in weiden, bermen of verlaten land. Er zijn honderden soorten met verschillen in vorm geïdentificeerd, groei of bloeitijd, als aanpassing aan omgevingsfactoren.
Sommigen van hen ontvangen de categorie ecotype, een genetische en ecologische onderverdeling van de soort door aanpassing aan de omgeving onder lokale omstandigheden.
onderzoekers, Michael Strange, Hoogleraar chemische technologie aan het MIT, en Juan Pablo Giraldo, postdoctoraal bioloog, ze hadden een doel gesteld voor fotosynthese om hun prestaties te verbeteren, een doel dat ze hebben bereikt door koolstof nanobuisjes te integreren.
Het zijn allotrope koolstofstructuren (hetzelfde als diamant of grafiet) met geweldige elektrische geleiding en flexibiliteit, ingebracht in chloroplasten, de organellen waar fotosynthese plaatsvindt.
De werkzaamheden zijn gestart op het gebied van zonnepanelen. Professor Strano, wie de operaties heeft geleid, er werd gesuggereerd dat zonnepanelen fotosynthetische capaciteit zouden kunnen hebben, met alle voordelen van dien.
Van daaruit werd gevraagd hoe de chloroplasten van een plant zouden reageren als ze geïsoleerd zouden zijn. Wetenschappers ontdekten dat deze organellen, fotosynthese veroorzaken, ze werkten maar een paar uur. Na deze tijd, licht en zuurstof beschadigen ze, iets dat planten automatisch herstellen, maar geïsoleerd was het niet mogelijk.
Om de levensduur van deze chloroplasten te verlengen, zijn er ceriumoxide nanodeeltjes toegevoegd (nanoceria). Deze antioxidantverbinding diende als beschermer, het vermijden van licht en zuurstofschade. Vervolgens werden ook koolstof nanobuisjes gecoat met negatief geladen DNA toegevoegd, zodat ze goed integreren in de chloroplasten. Nanobuizen fungeerden als een soort antenne voor zonlicht, waaruit planten meestal alleen de 10% beschikbaar.
Eerste tests uitgevoerd, de onderzoekers besloten hun successen toe te passen op een levende plant. Ze kozen voor een Arabidopsis thaliana, waaraan ze door middel van een beetje traumatische techniek een oplossing van nanodeeltjes in het onderste deel van de bladeren introduceerden, met ceriumoxide en koolstofnanobuisjes. Binnenkomen via de poriën (estomen) van de plant, de nanobuisjes bereikten de chloroplasten en voegden hun werking toe aan die van de natuurlijke componenten van de plant.
Tijdens fotosynthese, de pigmenten, zoals chlorofyl, ze absorberen licht en dit roert de elektronen in het binnenmembraan van de chloroplast. Deze opgewekte elektrische energie wordt gebruikt om glucose en fructose te synthetiseren, daarbij zuurstof vrijgevend. De werking van koolstofnanobuisjes verhoogt de beweging van elektronen.
De onderzoekers hebben met koolstofnanobuisjes gewerkt om er sensoren van te maken die verschillende chemische verbindingen detecteren, waaronder explosieven en chemische wapens, zoals TNT of Sarin zenuwgas. Wanneer een deeltje van deze verbindingen wordt gehecht aan het polymeer dat de nanobuis bedekt, het verandert zijn fluorescentie om te waarschuwen voor gevaar. Het idee is dat de planten in de toekomst kunnen dienen om vervuiling te monitoren, het gebruik van pesticiden en andere veranderingen in het milieu. Ze kijken zelfs naar de mogelijkheid om elektronische apparaten in groenten op te nemen.
Echter, er zijn nog vragen om te verduidelijken. Een van hen weet of de grootste opwinding van de elektronen, geproduceerd door nanobuisjes, beïnvloedt de synthese van glucose en fructose.
onderzoek, voornamelijk gefinancierd door het Amerikaanse Ministerie van Energie, daar is het niet bij gebleven. Het heeft ook de mogelijkheid onderzocht om materialen op te nemen in een fabriek die kan dienen als sensoren, met de mogelijkheid om stikstofmonoxide te detecteren en alert te zijn op de mate van vervuiling in de omgeving.