I ricercatori del MIT hanno progettato con successo piante che brillano nell'oscurità incorporando le foglie con nanoparticelle specializzate.

Questa nuova tecnologia, secondo i ricercatori, potrebbe essere ottimizzata e portare le piante a essere le nostre fonti di luce. Quindi, un giorno non avremo bisogno di una lampada da scrivania o di lampioni. Invece, potremmo leggere accanto a una pianta luminosa e fare passeggiate su sentieri illuminati da alberi luminosi.

Lo studio è pubblicato in NANO Letters.

I ricercatori sono già stati in grado di indurre un impianto di crescione a emettere luce fioca per quasi quattro ore.

"La visione è quella di creare una pianta che funzionerà come una lampada che non è necessario collegare", ha dichiarato Seon-Yeong Kwak, autore principale dello studio. "La luce è in definitiva alimentata dal metabolismo energetico della pianta stessa."

Plant nanobionics è una nuova area di ricerca introdotta da Michael Strano, il professor Carbon P. Dubbs, professore di ingegneria chimica al MIT e autore senior dello studio, e il suo team. Il loro obiettivo generale è quello di ingegnere impianti in grado di svolgere molte delle funzioni attualmente svolte da dispositivi elettrici.

I ricercatori hanno precedentemente utilizzato piante nanobioniche per creare piante che rilevare gli esplosivi ed monitorare le condizioni di siccità.

Poiché l'illuminazione rappresenta quasi il 20 del consumo energetico mondiale, i ricercatori ritengono che l'illuminazione sia un nuovo obiettivo necessario per i nanobionici vegetali da affrontare.

"Le piante possono auto-ripararsi, hanno la propria energia e sono già adattate all'ambiente esterno", ha affermato Strano in una nota.

Pensiamo che questa sia un'idea il cui tempo è arrivato. È un problema perfetto per la nanobionica delle piante.

I ricercatori hanno usato tre componenti per creare le loro piante incandescenti: la luciferasi, un enzima che fa brillare le lucciole; luciferina, una molecola alla quale la luciferasi reagisce e la fa emettere luce; e il coenzima A, una molecola che elimina un sottoprodotto della reazione che può inibire l'attività della luciferasi, quindi il processo si muove senza problemi.

Ogni componente ha il suo vettore di nanoparticelle, che differisce l'uno dall'altro per tipo e dimensioni, ed è progettato per garantire che il componente arrivi nella parte giusta della pianta e non raggiunga livelli tossici. Queste nanoparticelle sono realizzate con materiali che sono stati classificati come "generalmente considerati sicuri" dalla Food and Drug Administration degli Stati Uniti.

"Per creare piante nanobioniche che emettono luce, le piante sono state immerse in una camera pressurizzata contenente una sospensione di nanoparticelle, consentendo alle particelle di entrare nelle foglie attraverso piccoli pori chiamati stomi", ha affermato Kwak.

Finora, i ricercatori hanno modificato con successo piante di crescione, rucola, spinaci e cavolo 10-centimetro, anche se il metodo può essere utilizzato su qualsiasi tipo di pianta.

Attualmente, la luce generata da un impianto 10 centimetrico è circa un millesimo della quantità necessaria da leggere, ma i ricercatori ritengono di poter aumentare la forza della luce emessa e la durata ottimizzando ulteriormente la concentrazione e i tassi di rilascio di i componenti.

I loro primi sforzi hanno prodotto piante che potevano brillare per soli 45 minuti, che da allora sono aumentate a 3.5 ore.

I ricercatori progettano di sviluppare la tecnologia per rendere possibile l'uso di piante più grandi e persino alberi come fonti di luce mediante la verniciatura o la spruzzatura di nanoparticelle direttamente sulle foglie delle piante.

"Il nostro obiettivo è quello di eseguire un trattamento quando la pianta è una piantina o una pianta matura, e farla durare per tutta la vita della pianta", ha detto Strano in una nota. "Il nostro lavoro apre molto seriamente la porta ai lampioni che non sono altro che alberi trattati e all'illuminazione indiretta intorno alle case".

I ricercatori hanno anche dimostrato che possono spegnere le piante aggiungendo nanoparticelle che trasportano un inibitore della luciferasi. Il loro prossimo passo è quello di creare piante in grado di spegnere la loro emissione di luce in risposta a condizioni ambientali come la luce solare, ha detto Kwak.

"L'illuminazione basata su impianti sarebbe una rivoluzione energetica globale tremendamente profonda e di grande impatto", ha affermato Kwak. "Prevediamo una nuova piattaforma e un nuovo modello per l'illuminazione ambientale che viene formata, cresciuta, implementata e compostata in un'infrastruttura naturale che è sicura, rinnovabile e compostabile a fine vita".