e-rukovodstvo.ruЛотосы являются невероятной красоты цветами, которые принадлежат к роду двудольных. Эти растения бывают желтого или розового цвета, они обитают только на воде. Растут эти цветы и в фонтане возле дома Дж. Ричардсона в Мельбурне. Однажды, проходя возле лотосов, он подумал, что эти растения могут идеально подойти для нового исследовательского проекта, суть которого заключается в обучении растений обнаруживать опасные химические вещества.
Идея Дж. Ричардсона
Ричардсон является ученым, который проводит исследование металлоорганических структур (МС), кристаллоподобного наноматериала, что полезен во многих сферах, начиная от хранения газа и заканчивая доставкой лекарств и чувствительных соединений. Он имеет степень бакалавра в области философии и степень магистра в области системной инженерии. Долгое время Ричардсон интересовался так называемыми материалами для жизни, он также заинтересовался возможностями растений после того, как прочитал статью «Научные достижения 2015 года», где ученые описывали способ создания электронной схемы внутри растения.
Хитрость заключалась в том, чтобы поместить растение в конкретную среду и позволить его собственной внутренней среде поглощать эту схему, подобно тому, как белая роза, погруженная в краситель, поглощает его, приобретая другой оттенок.
Исследование Дж. Ричардсона
Дж. Ричардсон для проведения эксперимента выращивал МС внутри растений, а не использовал предварительно отформатированный материал. Все исследование он представил на заседании Американского химического общества в Орландо, штат Флорида.
Команда исследователей поместила компоненты МС, например, соли металлов, в водный раствор, а потом поставила лотосы в этот раствор. Цветы его всасывали, в результате чего выращивали внутри своих сосудистых систем различные типы флуоресцентных (светоизлучающих) металлоорганических структур.
Эти растения начинали меньше излучать свет при их помещении в ацетон. Это говорит о том, что лотосы имеют способность обнаруживать присутствие токсического химического вещества.
Результаты
Проведенные исследования, по мнению Ричардсона, могут помочь людям. Например, когда-нибудь в аэропортах они смогут определить наличие химических веществ. Но этого в скором времени не произойдет. Во-первых, МС сегодня имеют высокую стоимость, а во-вторых, было проведено только экспериментальное исследование растений, которое требует дальнейшего изучения.
Тем не менее, это еще одна задача в современной области нанобионики растений, а также попытка внедрить наноструктуры в цветы, чтобы научить их делать многие вещи, например, заменять уличные фонари.
Майкл Страно
Несколько лет назад этим вопросом занимался Майкл Страно – инженер-химик, исследователь нанобиотики растений. Известно, что растения накапливают энергию от солнца и хранят ее в качестве топлива. Это говорит о том, что они похожи на комбинацию солнечных батарей и элементов.
К нему впервые пришла мысль, что крошечные наночастицы могут проникать через мембраны клеток растений посредством механизма, который называют проникновением через липидную обменную оболочку. Он возглавил группу исследователей Массачусетского технологического института. Команде удалось распылить наночастицы. Которые содержали чужеродные гены, в хлоропласты клеток растений. Такой метод считается более простым способом генетической модификации растений.
Новое исследование
В 2016 году команда Страно выяснила, как спроектировать шпинатные заводы для обнаружения взрывчатых веществ. Ученые поместили сенсоры, которые способны обнаруживать нитроароматические соединения, что присутствуют в наземных минах, в листья растений. Когда шпинат поглощает взрывчатое вещество через корни, это вещество перемещается к листьям и активирует датчики. Датчики в свою очередь подают флуоресцентный сигнал, который можно увидеть при помощи инфракрасной камеры, расположенной рядом и подключенной к ПК, что и отправляет электронное уведомление о взрывчатке.
Результаты
Таким образом, команде удалось установить датчики внутрь растений, чтобы иметь возможность наблюдать, что с ними происходит. Одни из таких датчиков находятся в листьях, они измеряют открытия пор и отслеживают количество воды, что хранится внутри растения. Это поможет решить такие проблемы, как мониторинг засухи, сохранение здоровья сельскохозяйственных культур.
Сегодня ученые продолжают исследования в этой области. Они хотят научиться интерпретировать сигналы, чтобы они отправлялись на мобильный телефон, а затем в сеть Интернет.
В 2017 году в Музее дизайна Купера Хьюитта Смитсоновского института в Нью-Йорке было представлено новое поколение растений, которые излучали свет. Сегодня команда исследователей работает над тем, чтобы иметь возможность отключать этот свет днем и включать ночью. Но пока эти растения могут излучать свет только четыре часа, поэтому лучше всего они подходят для замены настольных ламп.
Фермеры и работники сельского хозяйства заинтересованы в получении наночастиц для улучшения процесса выращивания культур, также они проявляют интерес к генетической инженерии самих растений. Вы только представьте, что вы можете сделать фотосинтез более эффективным или создать растения, устойчивые к вредителям и болезням, или создать лучшее биологическое топливо. Все это берет начало с проникновения ДНК в существующие клетки.
Маркита Ландри
Маркита является инженером-химиком из Калифорнийского университета в Беркли. Она занимается исследованием ДНК, которые внедряются в существующие клетки. Ее идея заключается в том, чтобы доставить ДНК с помощью углеродных нанотрубок, которые представляют собой жесткие цилиндры микроскопического размера.
Ее команда смешивает углеродные нанотрубки, содержащие ДНК, в клеточных структурах и наблюдает за происходящими изменениями. В другом случае они извлекают иглу из шприца и протыкают восковой эпидермальный слой растения, вводя раствор наночастиц. Лэндри проводит работу на молекулярном уровне, но сегодня существуют и иные исследования в области нанобионики растений, результаты которых можно увидеть невооруженным глазом.
Таким образом, возможно, в будущем нас ждут различные новшества. Может быть, ученым удастся создать новые электростанции при помощи флуоресцентных растений и нанотехнологий или новые сорта культур.
