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发光植物将用于泰国房地产项目中 可充当街灯

麻省理工学院(MIT)的“植物纳米电子学”团队进行的研究包括发光植物,目前已经培育出可发出持续约4小时微弱光线的植物。研究人员将特殊的纳米颗粒嵌入到豆瓣菜植物中,使植物发光。最近,团队在泰国曼谷展示了他们的研究。

发光植物将用于泰国房地产项目中 可充当街灯

项目工程师Michael Strano 表示,他们的愿景就是让植物可以像台灯一样工作,这样一盏灯无需插入电源插座,而是通过植物自身的能量代谢提供电力。

发光原理

为了打造发光植物,麻省理工学院团队借助了荧光素酶(luciferase),这种酶使得萤火虫闪闪发光。荧光素酶作用于一种称为荧光素(luciferin)的分子,让它发光。另外一种分子称为辅酶(coenzyme)A,它对于去除抑制荧光素酶反应副产品的工艺有帮助。

研究团队将这三种成分分别放进不同的纳米颗粒载体中。纳米颗粒全部由美国食品与药物管理局归类为“通常认为是安全的”的材料制成。这些纳米颗粒帮助每种成分到达植物的适当部分,也能防止成分达到可能对植物有毒的浓度。

研究人员使用直径为10纳米的二氧化硅纳米颗粒携带荧光素酶,另外分别地使用更大的PLGA聚合物颗粒和几丁聚糖(chitosan )携带荧光素和辅酶A。为了让颗粒能够进入植物叶子,首先研究人员将颗粒悬浮于溶液中,再让植物浸入溶液中,然后接受高压处理,使得颗粒通过小孔也称为“气孔”进入叶子中。

释放荧光素和辅酶A的颗粒聚集于叶肉细胞外间隙,即叶子的内层。而更小的颗粒携带荧光素酶进入组成叶肉的细胞。PLGA 颗粒逐渐释放出荧光素,然后荧光素进入植物细胞,在那里荧光素酶会进行化学反应,让荧光素发光。

发光植物将用于泰国房地产项目中 可充当街灯

在项目开始的时候,研究人员的早期工作致力于生产出可发光45分钟的植物,现在他们将这一时间提升至3.5小时,亮度相当于LED灯的6%左右。

一株10厘米的豆瓣菜幼苗产生的光线,目前只达到阅读所需的光线量的千分之一。但是,研究人员相信通过进一步优化成分的浓度和释放率,他们可以增强发光效果及持久度。

此外研究人员还展示了,他们通过添加携带萤光素酶抑制剂的纳米颗粒,将灯关闭。这使得他们最终培育出的植物可根据环境条件,例如白天有阳光的情况下,停止发光。

之前,创建发光植物的工作主要依靠于基因工程植物来表达荧光素酶基因,但是这是一个费力的过程,而且制造出的光线极其微弱。这些研究主要对象是烟草植物和拟南芥,通常用于植物基因研究。然而,Strano 的实验室开发出的方法可用于任何植物。目前,除了豆瓣菜,他们还通过芝麻菜、羽衣甘蓝、菠菜展示了这项技术。

据研究成员称,这项技术也用于低强度的室内照明,或者将树变成自供电的街灯。

Strano 表示,他们的目标是当植物处于幼苗或者成熟时进行特殊处理,并在植物的生命周期持续起作用。通过认真仔细研究,未来他们将开辟一条途径,让树经过处理后直接用于家居照明。

目前,该项技术正在落地。

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