Ingenieros del MIT han podido inducir a las plantas a emitir una luz tenue durante casi cuatro horas, con una tecnología nanobiónica que podría algún día reemplazar a la luz eléctrica.
«La visión es hacer una planta que funcione como una lámpara de escritorio, una lámpara que no tenga que enchufarse. La luz es impulsada finalmente por el metabolismo energético de la planta en sí», dice Michael Strano, profesor de Ingeniería Química en el MIT y autor principal del estudio.
Esta tecnología también podría usarse para proporcionar iluminación interior de baja intensidad, o para transformar árboles en farolas autónomas, dicen los investigadores, cuyo estudio aparece en la revista Nano Letters.
La nanobiónica de las plantas, un nuevo área de investigación promovida por el laboratorio de Strano, tiene como objetivo proporcionar a las plantas características novedosas incrustándolas con diferentes tipos de nanopartículas. El objetivo del grupo es diseñar plantas para que se encarguen de muchas de las funciones que ahora realizan los dispositivos eléctricos. Los investigadores han diseñado previamente plantas que pueden detectar explosivos y comunicar esa información a un teléfono inteligente, así como a plantas que pueden monitorear condiciones de sequía.
La iluminación, que representa aproximadamente el 20 por ciento del consumo mundial de energía, parecía ser el próximo objetivo lógico. «Las plantas pueden autorrepararse, tienen su propia energía y ya están adaptadas al entorno exterior», dice Strano en un comunicado. «Creemos que esta es una idea cuyo momento ha llegado. Es un problema perfecto para la nanobiónica de plantas «.
Para crear sus plantas brillantes, el equipo del MIT recurrió a la luciferasa, la enzima que les da brillo a las luciérnagas. La luciferasa actúa sobre una molécula llamada luciferina, que la hace emitir luz. Otra molécula llamada coenzima A ayuda al proceso eliminando un subproducto de la reacción que puede inhibir la actividad de la luciferasa.
El equipo de MIT empaquetó cada uno de estos tres componentes en un tipo diferente de portador de nanopartículas. Las nanopartículas, que están hechas de materiales que la Administración de Alimentos y Medicamentos de EEUU clasifica como»generalmente considerados como seguros», ayudan a que cada componente llegue a la parte correcta de la planta. También evitan que los componentes alcancen concentraciones que podrían ser tóxicas para las plantas.
Los investigadores usaron nanopartículas de sílice de unos 10 nanómetros de diámetro para transportar luciferasa, y usaron partículas ligeramente mayores de los polímeros PLGA y quitosano para transportar luciferina y la coenzima A, respectivamente. Para obtener las partículas en las hojas de las plantas, los investigadores primero suspendieron las partículas en una solución. Las plantas se sumergieron en la solución y luego se expusieron a alta presión, permitiendo que las partículas ingresaran a las hojas a través de pequeños poros llamados estomas.
Las partículas que liberan luciferina y la coenzima A se diseñaron para acumularse en el espacio extracelular del mesófilo, una capa interna de la hoja, mientras que las partículas más pequeñas que llevan luciferasa ingresan a las células que forman el mesófilo. Las partículas de PLGA liberan gradualmente luciferina, que luego ingresa en las células de la planta, donde la luciferasa realiza la reacción química que hace brillar la luciferina.
Los primeros esfuerzos de los investigadores al comienzo del proyecto produjeron plantas que podrían brillar durante aproximadamente 45 minutos, y desde entonces han mejorado a 3,5 horas. La luz generada por una plántula de berro de 10 centímetros es actualmente alrededor de una milésima de la cantidad necesaria para leer, pero los investigadores creen que pueden aumentar la luz emitida, así como la duración de la luz, al optimizar aún más la concentración y las tasas de los componentes.
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