Imaginez que lorsqu'il fait noir, vous pouvez lire à travers les plantes lumineuses sur votre bureau au lieu d'allumer une lumière. Quel genre d'expérience est-ce?
Les ingénieurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT) ont franchi une première étape cruciale dans le processus de réalisation de cette vision. Les ingénieurs ont implanté des nanoparticules spéciales dans les feuilles de cresson, ce qui a incité le cresson à briller pendant près de quatre heures. Ils pensent que grâce à une optimisation plus poussée, cette plante lumineuse suffira un jour à éclairer un espace de travail.
Michael Strano, professeur de génie chimique au MIT et auteur principal de l'étude, a déclaré que leur idée est de créer une plante qui peut être utilisée comme lampe de bureau - l'alimentation n'a pas besoin d'être allumée et la source de lumière vient finalement de la récolte elle-même. Le métabolisme énergétique.
Le chercheur a déclaré que cette technologie peut également être utilisée pour fournir un éclairage intérieur de faible intensité ou pour transformer des arbres en circuits d'éclairage auto-alimentés.
Strano a déclaré que l'éclairage représente environ 20% de la consommation énergétique mondiale et que les plantes peuvent se réparer, avoir leur propre énergie et se sont adaptées à l'environnement extérieur. Ils croient que le moment est venu.
Un nouveau domaine de recherche créé par le laboratoire Strano s'appelle Plant nanobionics, qui vise à conférer de nouvelles caractéristiques aux plantes en implantant différents types de nanoparticules dans les plantes. L'objectif de l'équipe'est de transformer les usines pour remplacer bon nombre des fonctions assurées par les installations électriques. Auparavant, les chercheurs ont conçu des plantes capables de détecter des explosifs et de transmettre des informations aux smartphones, ainsi que des plantes capables de surveiller les conditions de sécheresse.
Il est rapporté que la luciférase est une enzyme qui fait briller les lucioles. Afin de fabriquer des plantes électroluminescentes, l'équipe du MIT s'est tournée vers cette enzyme. La luciférase agit sur une molécule appelée luciférine, qui peut faire émettre de la lumière par la luciférine. Une autre molécule appelée co-enzyme A (co-enzyme A) peut aider à réaliser le processus de luminescence en éliminant les sous-produits de la réaction qui peuvent inhiber l'activité de la luciférase.
L'équipe de recherche a conditionné ces trois composants dans différents types de supports de nanoparticules. Ces nanoparticules sont toutes constituées de matériaux que la Food and Drug Administration des États-Unis classe comme" généralement considéré comme sûr" pour aider chaque ingrédient à atteindre la bonne partie de la plante. Les nanoparticules peuvent également empêcher ces composants d'atteindre des concentrations susceptibles de produire des toxines pour les plantes.
Les chercheurs ont utilisé des nanoparticules de silice d'un diamètre d'environ 10 nanomètres pour transporter la luciférase, puis ont utilisé des polymères légèrement plus gros PLGA (polymères PLGA) et des particules de chitosane (chitosan) pour transporter respectivement la luciférine et les coenzymes. A. Afin de permettre à ces particules d'entrer dans les feuilles des plantes, les chercheurs ont d'abord suspendu ces particules dans une solution, puis ont trempé les plantes dans la solution, puis les ont exposées à une pression élevée pour que ces particules pénètrent dans les feuilles à travers de minuscules pores (stomates ).
Les particules qui libèrent la luciférine et la coenzyme A s'accumulent dans l'espace extracellulaire du mésophylle (c'est-à-dire la couche interne de la feuille), tandis que les petites particules transportant la luciférase pénètrent dans les cellules qui composent le mésophylle. Une fois que les particules de PLGA libèrent progressivement la luciférine, la luciférine pénètre dans la cellule végétale et la luciférase réagit chimiquement dans la cellule pour faire émettre de la lumière par la luciférine.
Initialement, la plante fabriquée par l'équipe de recherche a brillé pendant environ 45 minutes. Après amélioration, le temps de préchauffage a été augmenté à 3,5 heures. Bien qu'un semis de cresson de 10 cm produise un millième de la quantité de lumière actuellement requise pour la lecture, les chercheurs pensent qu'en optimisant davantage la concentration et le taux de libération de chaque composant, la quantité de lumière peut être augmentée et le temps d'émission de lumière peut se prolonger.
Auparavant, la production de plantes électroluminescentes reposait sur des plantes génétiquement modifiées, mais il s'agissait d'un processus gênant et la lumière émise était très faible. De plus, ces études sont toutes menées sur le tabac et l'Arabidopsis thaliana, qui sont souvent utilisés en recherche phytogénétique. Cependant, la méthode développée par l'équipe de recherche du MIT peut être appliquée à tout type de plante. À l'heure actuelle, en plus du cresson, ils l'ont prouvé avec de la roquette, du chou frisé et des épinards.
À l'avenir, le MIT espère développer une méthode pour enrober ou pulvériser des nanoparticules sur les feuilles des plantes afin de transformer les arbres et autres grandes plantes en sources lumineuses.
Strano a déclaré qu'ils ont l'intention d'effectuer un traitement technique lorsque la plante est une plantule ou une plante mature, et de lui faire continuer à jouer un rôle tout au long du cycle de vie de la plante &.
L'équipe de recherche a également démontré l'ajout de nanoparticules transportant des inhibiteurs de fluorescéine pour éteindre la source lumineuse, ce qui les a aidés à créer des plantes capables d'éteindre la source lumineuse en fonction des changements de conditions environnementales (comme la lumière du soleil).
Il est rapporté que la recherche a reçu un soutien financier du département américain de l'Énergie.
