발광식물 빛을 발산 책을 읽는다

전등이 어두워지면 램프를 켜지 않고 책상 위에 빛나는 식물의 빛으로 읽을 수 있다고 상상해보십시오. MIT 엔지니어는이 비전을 현실로 만들기위한 중요한 첫 걸음을 내디뎠습니다. 물냉이 식물의 잎에 특수한 나노 입자를 넣음으로써 식물들은 약 4 시간 동안 희미한 빛을 발산하게 만들었습니다. 

그들은 최적화를 통해 이러한 식물이 언젠가는 작업 공간을 비추기에 충분할 정도로 밝을 것이라고 믿는다.  비전은 책상 램프로 작동하는 식물을 만드는 것입니다. 전원을 연결할 필요가 없는 램프입니다. 빛은 궁극적으로 식물 자체의 에너지 신진 대사에 의해 강화됩니다.  이 기술은 저조도 실내 조명을 제공하거나 나무를 자체 구동 가로등으로 변환하는 데에도 사용될 수 있다고 연구원은 말합니다. 

나노 바이오 플랜트 Strano의 연구실에서 개척한 새로운 연구 분야인 식물 나노 바이오닉스는 여러 종류의 나노 입자로 식물을 새롭게 채우는 것을 목표로합니다. 이 그룹의 목표는 현재 전기 장치가 수행하는 많은 기능을 인계하도록 공장을 설계하는 것입니다. 연구자들은 폭발물을 감지하고 그 정보를 스마트 폰뿐만 아니라 가뭄 상황을 모니터링 할 수있는 식물과 통신할 수 있는 식물을 이전에 설계했습니다. 

전 세계 에너지 소비의 약 20 %를 차지하는 조명의 대체 목표와 같았습니다. 식물은 자체 수리가 가능하고 자체 에너지를 가지고 있으며 이미 야외 환경에 적응하고 있습니다. 식물 나노 바이오닉스의 완벽한 문제입니다.  빛나는 식물을 만들기 위해 MIT 연구진은 반딧불이 빛을 내는 효소인 루시퍼라제 (luciferase)를 연구했습니다. 루시페라제는 루시퍼린 (luciferin)이라는 분자에 작용하여 빛을 방출합니다. 보조 효소 A라고 하는 또 다른 분자는 루시퍼라제 활성을 억제할 수 있는 반응 부산물을 제거함으로써 공정을 돕습니다. 

MIT 팀은 이 세 가지 구성 요소 각각을 다른 유형의 나노 입자 캐리어에 포장했습니다. 미국 식품의 약국 (FDA)이 일반적으로 안전하다고 간주하는 물질로 만들어진 나노 입자는 각 구성 요소가 식물의 올바른 부분에 도달하는 데 도움이 됩니다. 또한 성분이 식물에 유독할 수 있는 농도에 도달하는 것을 방지합니다. 연구진은 루시퍼라제를 운반하기 위해 직경 약 10 나노미터의 실리카 나노 입자를 사용했으며 루시퍼린과 코엔자임A를 운반하기 위해 약간 더 큰 입자의 PLGA와 키토산을 사용했다. 연구원들은 입자를 식물 잎 속으로 넣기 위해 먼저 입자를 용액에 부유시켰다. 식물을 용액에 담근 다음 고압에 노출시켜 입자가 기공이라고하는 작은 구멍을 통해 잎에 들어갈 수있게 했습니다. 

루시페린과 코엔자임A를 방출하는 입자는 잎의 내부층인 메조필의 세포 외 공간에 축적되도록 설계되었으며, 루시퍼 라제를 운반하는 작은 입자는 장골을 구성하는 세포로 들어갑니다. PLGA 입자는 점차적으로 루시퍼린을 방출하고, 루시퍼린은 식물 세포로 들어가고, 루시퍼라제는 루시퍼린을 만드는 화학 반응을 수행합니다. 연구자들은 프로젝트 초기에 약 45분 동안 빛을 낼 수있는 식물을 얻었으며 이후 3.5시간으로 개선되었다. 10센티미터의 1 등분에 의해 생성 된 빛은 현재 읽기에 필요한 양의 약 1,000 분의 1에 불과하지만 연구진은 농도와 방출을 최적화하여 빛의 지속 시간뿐만 아니라 방출 된 빛을 증가시킬 수 있다고 믿고있다.

구성 요소의 비율. 식물 변형 발광 식물을 만들기 위한 이전의 노력은 유전자 조작 식물에 의존하여 루시퍼라제 유전자를 발현 시켰지만, 이것은 매우 어둡게 빛을 내는 힘든 과정이다. 이 연구는 식물 유전자 연구에 일반적으로 사용되는 담배 식물과 애기 장대에서 수행되었다. 그러나 연구실에서 개발한 방법은 모든 유형의 식물에 사용할 수 있습니다. 지금까지, 그들은 물냉이 이외에  케일, 시금치로 그것을 증명했습니다. 

이 기술의 차후 버전에 대한 연구원들은 식물 잎에 나노 입자를 페인트 또는 스프레이하는 방법을 개발하여 나무 및 기타 대형 식물을 광원으로 전환 할 수 있기를 희망합니다. 목표는 식물이 묘목이나 성숙한 식물일 때 하나의 처리를 수행하고 그것이 식물의 일생 동안 지속되도록하는 것이라고  말합니다.