MIT-Forscher kreieren Nanopartikel, die Pflanzen wie Lichter leuchten lassen

Forscher des Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben ein spezielles Nanopartikel entwickelt, mit dem Brunnenkresse-Pflanzen fast vier Stunden lang schwach leuchten können. Das von der Brunnenkresse-Pflanze emittierte Licht ist 100.000-mal heller als das von der gentechnisch veränderten Tabakpflanze emittierte Licht. Das von diesen Pflanzen erzeugte Licht ist ungefähr ein Tausendstel der zum Lesen benötigten Lichtmenge. Laut Michael Strano, MIT-Professor für Chemieingenieurwesen, kann das von diesen Anlagen emittierte Licht sowohl hinsichtlich Intensität als auch Zeit optimiert werden, so dass diese Anlagen künftig als Ersatz für Tischlampen eingesetzt werden können.

Die Forschung zur pflanzlichen Nanobionik wird enorme Auswirkungen auf die Reduzierung des Energieverbrauchs haben. Laut den Forschern macht der Einsatz von Lampen bislang weltweit etwa 20% des Energieverbrauchs aus. In Zukunft soll diese leuchtende Anlage den gesamten Arbeitsbereich beleuchten und die Funktion von Straßenlaternen ersetzen können.

Die Forschung an diesen Leuchtpflanzen wurde vom Postdoktoranden Seon-Yeong Kwak geleitet und im November 2017 in Nano Letters veröffentlicht. Diese Forschung ist eine Folgeforschung zu Spinat, mit der Sprengstoffe und Pflanzen nachgewiesen werden können, die die Umweltbedingungen überwachen können.

Das von diesen Pflanzen emittierte Licht stammt aus einer Reaktion zwischen dem Luciferaseenzym und dem Luciferinmolekül. Die Reaktion zwischen dem Enzym und dem Molekül bewirkt auch, dass die Glühwürmchen leuchten, wenn es dunkel ist. Glühwürmchen haben natürlich diese Enzyme und Moleküle, aber dies ist bei Pflanzen nicht der Fall. Daher entwickelten die Forscher Nanopartikel, die das Enzym Luciferase und ein Molekül enthalten. Nach dem Einsetzen in Pflanzengewebe setzen diese Nanopartikel Luciferase und Luciferin in Pflanzenzellen frei. Danach findet eine chemische Reaktion zwischen dem Enzym und dem Molekül statt, so dass es Licht erzeugen kann.

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Die Verwendung von Pflanzen in dieser Technologie wird von Forschern als vorteilhafter angesehen. Dies liegt daran, dass Pflanzen in der Lage sind, ihre eigene Energie aufzunehmen und zu speichern und sie zu reparieren und an ihre Umgebung anzupassen. Darüber hinaus wird die Verwendung von Pflanzen als praktischer angesehen als die Verwendung von Lichtern zur Beleuchtung der Straße.

Jetzt versuchen Wissenschaftler, diese Leuchtpflanze zu optimieren, indem sie die Reaktionen zwischen dem Enzym Luciferase und dem Luciferinmolekül in der Pflanze ausgleichen. Die Reaktion zwischen dem Enzym und dem Molekül kann nicht zu langsam oder zu schnell sein. Wenn die Reaktion zu langsam ist, ist das erzeugte Licht schwach. Wenn die Reaktion zu schnell ist, ist das erzeugte Licht zu hell, wodurch Energie verschwendet wird.

Die Forscher sind optimistisch, dass diese Leuchtanlage in Zukunft eine vielversprechende Lichtquelle sein kann. Dies wird durch die Sicherheit der verwendeten Nanopartikel unterstützt. Diese Nanopartikel wurden von der Food and Drug Administration (FDA) als sicher eingestuft und auch in der Medizin eingesetzt.

Quelle: www.sciencedaily.com


Dieser Artikel ist eine Neuveröffentlichung eines LabSatu News-Artikels