Szpinak i jego supermoce: ta roślina może działać jak wykrywacz materiałów wybuchowych

Bioinżynierowie z USA nie przestają zaskakiwać. Ich najnowsze dzieło to wyposażony w nanorurki węglowe szpinak emitujący widoczne w podczerwieni ostrzeżenia. W jaki sposób uzyskuje i wysyła informacje?

  1. W jaki sposób wyposażono szpinak w precyzyjne sensory?
  2. W jakim czasie roślina wykrywa zagrożenia?
  3. Z jakiej odległości można odczytać sygnał alarmowy?
  4. Jakie znaczenie dla nauki ma sukces naukowców z MIT?

Doświadczony zespół biotechnologów

Najnowsze odkrycie jest zasługą naukowców pod kierownictwem Michaela Strano, profesora inżynierii chemicznej z uniwersytetu MIT (Massachusetts Institute of Technology). To nie pierwsze jego osiągnięcie w tej dziedzinie – już dwa lata temu zdołał przy pomocy nanocząsteczek zwiększyć w roślinach zdolności fotosyntezy, przekształcając je w sensory tlenku azotu.

Kolejnym osiągnięciem prof. Strano było stworzenie nanorurek węglowych i posłużenie się nimi jako sensorami wielu molekuł, m.in. nadtlenku wodoru, trotylu i sarinu. Zdobyte doświadczenia przyniosły sukces w najnowszym przedsięwzięciu – szpinaku zdolnym nie tylko wykryć materiały wybuchowe, lecz również szybko zakomunikować to fluorescencją.

Profesor Michael Strano - kierownik przełomowych badań w MIT

Sygnały alarmowe w podczerwieni

Sukces udało się osiągnąć, wykorzystując właśnie nanorurki węglowe. Za sprawą połączeń naczyniowych osadzono je w mezofilu (tkance miękiszowej) liści, a więc warstwie najintensywniej dokonującej fotosyntezy. Tak zmodyfikowana roślina w sposób naturalny pobiera wodę z gleby, dostarczając ją do liści, a w nich także nanosensorów.

Te z kolei są niezwykle czułe na związki nitroaromatyczne, często stosowane przy produkcji wielu materiałów wybuchowych, m.in. min lądowych. Gdy któraś z tych substancji zostaje przez szpinak wykryta, w ciągu ok. 10 minut jego liście zaczynają emitować fluorescencyjny sygnał widoczny kamerą w podczerwieni. Maksymalny zasięg widoczności ostrzeżenia to obecnie ok. 1 metra.

Naukowcy wykorzystali specjalną kamerę, podłączoną do niewielkiego, mobilnego urządzenia opartego na Raspberry Pi. Docelowo sygnał może wykryć znacznie więcej modeli kamer – barierą jest jedynie powszechnie w nich montowany filtr podczerwieni. Zespół prof. Strano intensywnie pracuje także nad zwiększeniem zasięgu widoczności sygnału.

Szpinak - do niedawna superfood, obecnie symbol przełomu w nauce

Odkrycie o ogromnym znaczeniu dla nauki

Badania nieprzerwanie trwają, a naukowcom udało się także stworzyć wariant szpinaku wykrywającego dopaminę, wpływającą na tempo wzrostu rośliny. Prowadzone są także prace nad kolejnymi rodzajami sensorów, m.in. ustalających jakich substancji używa roślina by przechowywać informacje we własnych tkankach.

W trakcie rozwoju są także próby stworzenia innych rodzajów sygnalizacji zagrożeń, w tym możliwość zmiany koloru czy komunikacja przy pomocy sygnałów radiowych. Docelowo zespół prof. Strano ma nadzieję stworzyć rośliny zdolne do ostrzegania przed zanieczyszczeniami powietrza i zmianami klimatycznymi, w szczególności suszą.

Odkrycie pomoże także wielu botanikom – tak zastosowana bioinżynieria pozwala lepiej zrozumieć mechanizmy pracy głębszych warstw roślin, precyzyjnie monitorować ich kondycję, a także maksymalizować ilość trudnych do pozyskania substancji pochodzenia roślinnego. Najlepszym przykładem jest Katarantus różowy – kwiat, który służy do produkcji leków na m.in. białaczkę.

Źródło: materiały prasowe, Massachusetts Institute of Technology

Podziel się:

Przeczytaj także:

Ten artykuł nie ma jeszcze komentarzy

Pokaż wszystkie komentarze

Także w kategorii Nauka:

Sztuczki sprzedawców, na które musisz uważać 21 gramów - tyle waży ludzka dusza. Dlaczego eksperyment, który tego dowiódł, nie ma żadnej wartości? Początek buntu maszyn: tak eksploduje robot NASA. Włożyli do niego baterie z Galaxy Note’a 7? Solar Roof: tak Elon Musk zniszczy gospodarkę opartą na węglu Oto przyszłość kosmicznego górnictwa. Robot RASSOR wydobędzie surowce na Marsie Jak to działa? Cz. 7: silnik spalinowy Jak to działa? Cz. 6: laser Prawie jak magia! Ten wynalazek pozwala na czytanie zamkniętych książek Watson: sztuczna inteligencja IBM-u uratowała już ludzkie życie. Co sprawia, że jest wyjątkowa? Jak to działa? Cz. 5: gaz kuchenny Akumulator zdradzi twoją tożsamość i sprawi, że zapłacisz wyższe rachunki Bez światła, królowej i żywności. Zadziwiające mrowisko w polskim, opuszczonym bunkrze atomowym Za tobą ciężki weekend? Oto wynalazek na miarę Nobla: lody na kaca Antropocen: Era Człowieka Niszczyciela Router Wi-Fi pozwala na identyfikowanie ludzi z 95-proc. dokładnością. Nawet przez ściany! Polski robot zadziwia świat. To elastyczna, zasilana światłem mikromaszyna Poznajcie Grahama. To człowiek, który jest w stanie przeżyć wypadek samochodowy Chcesz być lepszym kierowcą? Te gry poprawią twoje umiejętności Kogo zabije autonomiczny samochód: właściciela czy matkę z dzieckiem? Skąd wziął się znak @? Jest starszy od komputerów! Jak działa sterowanie myślami i kradzież wspomnień z mózgu? 10 niesamowitych faktów na temat piersi Tak powstaje ucho z drukarki 3D Tak działa orgazmotron, niesamowity gadżet erotyczny

Popularne w tym tygodniu:

Sztuczki sprzedawców, na które musisz uważać