lunedì 31 marzo 2014

Piante nanobioniche per catturare energia


Inseriti nanotubi di carbonio nei cloroplasti. Possibile controllare anche gli inquinanti ambientali

Sappiamo che le piante ci forniscono cibo, ossigeno, farmaci, carburanti, proteggono e abbelliscono l’ambiente. Ora i ricercatori vogliono che le piante si spingano ancora più in là, cioè che aumentino la loro capacità di catturare l’energia luminosa e assumano funzioni completamente nuove, per esempio quella di monitorare gli inquinanti ambientali. Un team di ricerca del Massachusetts Institute of Technology (Mit) ha ottenuto i primi risultati incorporando nei cloroplasti, gli organelli delle piante in cui avviene la fotosintesi, nanotubi di carbonio. Si è così riusciti a far catturare a una pianta il 30% in più di energia luminosa, oppure, con altri microtubi, a farle rilevare la presenza del monossido d’azoto. E i ricercatori stanno lavorando anche per incorporare dispositivi elettronici nelle piante. Si è aperto insomma un nuovo capitolo: quello delle piante nanobioniche.

Nanoparticelle
«Le piante sono molto attraenti come piattaforma tecnologica», spiega Michael Strano, professore di ingegneria chimica e capo della squadra di ricerca del Mit. «Il potenziale è davvero infinito. Possiamo per esempio immaginare di trasformare le piante in dispositivi fotonici, autoalimentati come rivelatori per esplosivi o armi chimiche». L’idea delle piante nanobioniche è nata da un progetto per costruire celle solari che si autoriparano sul modello delle cellule vegetali. Come passo successivo i ricercatori hanno voluto provare a migliorare la funzione fotosintetica dei cloroplasti isolati dalle piante, per un eventuale uso in celle solari. Per prolungare la vita dei cloroplasti, estratti da una pianta , i ricercatori hanno incorporato nanoparticelle di ossido di cerio, noto anche come nanoceria. Queste particelle sono forti antiossidanti che eliminano i radicali dell’ossigeno e altre molecole altamente reattive prodotte dalla luce e dall’ossigeno, evitando che i cloroplasti vengano danneggiati.

Più luce catturata

Le piante in genere fanno uso di solo circa il 10 per cento della luce solare disponibile, ma i nanotubi di carbonio possono fungere da antenne artificiali che permettono ai cloroplasti di catturare lunghezze d’onda della luce, oltre a quelle della gamma normale utilizzata dalle piante, quali i raggi ultravioletti, il verde e la parte vicina all’infrarosso. Con i nanotubi di carbonio che agiscono come unaprotesi fotoassorbente, l’ attività fotosintetica, misurata dal flusso di elettroni, è risultata del 49% superiore a quella in cloroplasti isolati senza nanotubi incorporati. I ricercatori hanno anche provato a infondere nanoparticelle, attraverso gli stomi, i pori che abitualmente permettono il flusso dell’ossigeno e dell’ anidride carbonica, nella pianta da laboratorioArabidopsis thaliana, osservano che i nanotubi hanno determinato un incrementato del flusso di elettroni fotosintetici di circa il 30%.

Sensori chimici

I ricercatori hanno anche dimostrato che potrebbero trasformare piante di A. thaliana in sensori chimici introducendo nanotubi di carbonio che rilevano l’ossido nitrico, un inquinante ambientale prodotto dalla combustione. Quando la molecola bersaglio si lega a un polimero avvolto intorno il nanotubo, si altera la fluorescenza del tubo. «Un giorno potremmo usare questi nanotubi di carbonio a fare sensori che rilevano in tempo reale, a livello di singola particella, radicali liberi o molecole che sono molto difficili da rilevare a bassa concentrazione», dice Juan Pablo Giraldo, biologo e primo autore del lavoro pubblicato su Nature Materials. Adattando i sensori per obiettivi diversi, i ricercatori sperano di sviluppare piante che potrebbero essere utilizzate per monitorare l’inquinamento ambientale, pesticidi, infezioni fungine o esposizione a tossine batteriche. Stanno anche lavorando sull’incorporazione dei nanomateriali elettronici, come il grafene, nelle piante.

FONTE: Massimo Spampani (corriere.it)

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