麻省理工学院的工程师创造了辉煌的植物 2017-07-11 09:22:26

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一本书(约翰米尔顿的“失乐园”)和纳米生物发光植物(两个35周龄的豆瓣植物)的照明书和发光的豆瓣植物放在反光纸的前面以增加从发光植物到书页的影响Image:Seon-Yeong Kwak想象一下,当你的灯变暗时,你可以通过桌面上发光植物的光来阅读,麻省理工学院的工程师已经开始关注实现这一愿景的步骤通过将专门的纳米颗粒嵌入豆瓣植物的叶子中,它们诱导植物放出昏暗的光线近四个小时

他们相信,通过进一步优化,这些植物有一天会变得足够亮以照亮一个工作空间“我们的愿景是制造一个可以作为台灯使用的工厂 - 一个你无需插入的灯

光源最终由工厂本身的能量代谢提供动力,”迈克尔说

斯特拉诺,麻省理工学院化学工程学院的Carbon P Dubbs教授和该研究的高级作者这项技术也可用于提供低强度室内照明,或将树木转化为自供电路灯,研究人员称麻省理工学院博士后Seon- Yeong Kwak是该研究的主要作者,该研究出现在Nano Letters纳米生物植物杂志中,由Strano实验室开创的新研究领域植物纳米生物学,旨在通过将植物与不同类型的纳米粒子嵌入来赋予植物新颖的特征

该组的目标是工程师工厂接管现在由电子设备执行的许多功能研究人员之前设计的工厂可以检测爆炸物并将这些信息传达给智能手机,以及可以监控干旱情况的工厂照明,占约20%的全球能源消耗,似乎是合乎逻辑的下一个目标“植物可以自我修复,它们有自己的能量,一个d他们已经适应了户外环境,“斯特拉诺说”我们认为这是一个时机已经成熟的想法它是植物纳米生物学的完美问题“为了创造它们发光的植物,麻省理工学院的团队转向荧光素酶,这种酶产生萤火虫他们的发光荧光素酶作用于一种名为荧光素的分子,使其发光

另一种称为辅酶A的分子通过去除可抑制荧光素酶活性的反应副产物来帮助该过程麻省理工学院的研究小组将这三种成分中的每一种都包装成不同类型的纳米粒子载体纳米粒子全部由美国食品和药物管理局归类为“通常被认为是安全的”的材料制成,有助于每个组分到达植物的正确部分

它们还可以防止组分达到可能有毒的浓度研究人员使用直径约10纳米的二氧化硅纳米粒子来携带荧光素酶,他们使用了更大的部分聚合物PLGA和壳聚糖分别携带荧光素和辅酶A为了使颗粒进入植物叶片,研究人员首先将颗粒悬浮在溶液中将植物浸入溶液中然后暴露在高压下,使颗粒进入通过称为气孔的微小孔隙的叶子释放荧光素和辅酶A的颗粒被设计成积聚在叶肉的内层叶片的细胞外空间中,而携带荧光素酶的较小颗粒进入构成叶肉的细胞PLGA颗粒逐渐释放荧光素,然后进入植物细胞,荧光素酶发挥化学反应,使荧光素发光研究人员在项目开始时的早期努力产生的植物可以发光约45分钟,他们已经改善到35小时由一个10厘米的水田芥幼苗产生的光目前约为其数量的千分之一可供阅读,但研究人员认为,他们可以通过进一步优化组件的浓度和释放速率来增加发出的光和光的持续时间

工厂转型以前创建发光工厂的努力依赖于基因工程用于表达荧光素酶基因的植物,但这是一个繁琐的过程,会产生极其微弱的光

这些研究是在烟草植物和拟南芥上进行的,它们通常用于植物遗传研究

 然而,斯特拉诺实验室开发的方法可用于任何类型的植物到目前为止,他们已经用芝麻菜,羽衣甘蓝和菠菜证明了它,除了豆瓣菜

对于该技术的未来版本,研究人员希望开发一种方法将纳米粒子涂抹或喷洒到植物叶子上,这样可以将树木和其他大型植物转化为光源“我们的目标是在植物是幼苗或成熟植物时进行一次处理,并使其持续一生该工厂,“斯特拉诺说”我们的工作非常严肃地打开了通往街灯的大门,这些街灯只不过是经过处理的树木,以及房屋周围的间接照明“研究人员还证明他们可以通过添加携带荧光素酶的纳米粒子来关闭灯光研究人员表示,这可能使他们最终能够创造出能够响应阳光等环境条件而关闭其光发射的植物

由美国能源部资助出版物:Seon-Yeong Kwak等,“A Nanobionic Light-Emitting Plant,”Nano Lett,2017,17(12),pp 7951-7961; DOI:101021 / acsnanolett7b04369来源:麻省理工学院新闻的安妮特拉夫顿