ستاد ویژه توسعه فناوری نانو

با ترکیب نانوذرات و پروتئین موجود در کرم ‌شب‌تاب:

تبدیل گیاه زنده به چراغ مطالعه!

محققان با ترکیب نانوذرات و پروتئین موجود در کرم ‌شب‌تاب موفق به ایجاد درخشش در گیاه شدند. با این کار می‌توان گیاهان را به چراغ مطالعه یا لامپ‌های زنده تبدیل کرد.

محققان مؤسسه فناوری ماساچوست (MIT) به دنبال تبدیل گیاهان به لامپ‌هایی هستند که انرژی مورد نیاز خود را خودشان تأمین می‌کنند.
مایکل استرانو، استاد رشته مهندسی شیمی MIT، به همراه همکارانش روی چهار نانوذره که به‌صورت شیمیایی با هم برهمکنش دارند، مطالعه می‌کند تا آن‌ها را درون گیاهان زنده قرار دهند. این نانوذرات از طریق حفره‌های برگ‌ها وارد گیاه می‌شوند و می‌توانند با تمام بافت گیاهی برهمکنش داشته باشند.
در این نانوذرات از سیلیکای حاوی لوسیفراز کرم شب‌تاب، پلی‌لاکتیک کو گلیکولیک اسید، کیتوزان عامل‌دار شده با کوآنزیم A و فسفر نانوبلوری نیمه‌هادی استفاده شده‌است.
لوسیفراز آنزیمی است که به کرم شب‌‌تاب امکان درخشش می‌دهد. این آنزیم با مولکول لوسیفرین برهمکنش می‌دهد، در حالی که کوآنزیم A موجب می‌شود تا محصول جانبی این فرآیند از سیستم خارج شود؛ محصولی که مانع از فعالیت لوسیفراز می‌شود.
در مقاله مربوط به این پروژه آمده است که چگونه این سه ترکیب وارد سه نوع حامل نانوذره شده که قادراند در بخش‌های مختلف گیاه وارد شوند. این نانوذرات از طریق حفره‌های موجود در برگ گیاه به بخش‌های مختلف گیاه می‌روند. این گروه با استفاده از مدل‌های ریاضی نانوسیالی موفق به استفاده از نانوذرات با ابعاد بهینه شدند.
با این کار محققان موفق شدند در گیاه درخشش ایجاد کنند و تابشی برابر با نصف تابش یک دیود تجاری لومینسانس را به‌دست آورند. علاوه‌براین، آن‌ها می‌توانند این درخشش را خاموش و روشن کنند. آن‌ها برای این کار از ترتیب دی‌هیدرولوسیفرین و کوآنزیم A استفاده کردند.
محققان  این پروژه موفق به ایجاد تابش به مدت 3.5 ساعت شدند. البته این درخشش به حدی نبود که برای مطالعه و دیگر فعالیت‌ها مناسب باشد. پژوهشگران معتقداند که امکان بهبود نشر نور وجود دارد، به‌طوری که می‌توان شدت و زمان تابش را تغییر داد. برای این کار لازم است که نرخ رهاسازی و غلظت ترکیبات تغییر کند. در این ترکیب، نانوبلورهای سولفید کادمیم برای نشر در طول موج 760 نانومتر به‌کار گرفته شد.
هدف این پروژه، تولید گیاهی است که بتواند نقش چراغ مطالعه داشته باشد، انرژی این گیاه از طریق متابولیسم داخلی آن تأمین می‌شود.
پیش از این محققان از دستکاری ژنتیکی برای این کار استفاده کرده‌ بودند، اما نتیجه جالب توجهی به‌دست نیامده بود. این پروژه نوید تولید درختانی را می‌دهد که همانند چراغ‌های کنار خیابان در شب درخشش داشته باشند.
نتایج این پروژه در قالب مقاله‌ای با عنوان A Nanobionic Light-Emitting Plant در نشریه Nano letters به چاپ رسیده است.