Светящиеся деревья заменят уличные фонари?

Исследователи Массачусетского Технологического Института (США) создали светящиеся нанобионические растения, путем внедрения в листья наночастиц различных типов. Конечная цель исследования - создать растения, которые смогли бы взять на себя функции электроосветительных приборов. Стоит отметить, что в целом электрическое освещение забирает примерно 20% мирового потребления энергии на нашей планете.

Для решения поставленной задачи исследователи взяли за основу люциферазу, хорошо известный фермент светлячков. Люцифераза использует в качестве субстрата молекулы люциферина, и эта реакция сопровождается излучением света. Для длительного протекания данного процесса необходим еще коэнзим А, который участвует в удалении продукта реакции, ингибирующего активность люциферазы.   

Каждый из этих трех компонентов был упакован в отдельный тип наночастиц. Для люциферазы использовали кремневые наночастицы диаметром 10 нм, для люциферина и коэнзима А - более крупные частицы из полимера PLGA и хитозана, соответственно. Для внедрения наночастиц в листья, последние погружали в суспензию частиц, которые под давлением перемещались внутрь листа через поры.  

Наночастицы, высвобождающие люциферин и коэнзим А, концентрировались в межклеточном пространстве мезофилла, тогда как более мелкие частицы с люциферазой входили внутрь клеток мезофилла. Люциферин, постепенно высвобождаемый полимерными частицами, также входил внутрь клеток, испуская свечение благодаря реакции фосфорилирования-окисления, производимой люциферазой.

Первоначально исследователи получили растения, которые светились в течение 45 минут, затем им удалось довести длительность свечения до 3.5 часов. Конечно, свечение пока довольно слабое, но исследователи рассчитывают резко улучшить параметры излучения (интенсивность и длительность) путем оптимизации концентраций наночастиц и скорости высвобождения компонентов реакции.

Подробности см. https://www.eurekalert.org/pub_releases/2017-12/miot-ecp121317.php