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Plantas biônicas capturam mais luz e detectam poluentes

Plantas biônicas capturam mais luz e detectam poluentes
A ideia para as plantas biônicas surgiu de um projeto para construir células solares capazes de se autorreparar. [Imagem: Bryce Vickmark/MIT]

Nanobiônica das plantas

As plantas têm muitas funções importantes, como nos fornecer alimentos, liberar o oxigênio que respiramos e embelezar nossos ambientes.

Uma equipe de pesquisadores do MIT, nos Estados Unidos, quer tornar as plantas ainda mais úteis turbinando-as com nanomateriais.

A ideia é aumentar a produção de energia das plantas e dar-lhes funções completamente novas, tais como o monitoramento de poluentes ambientais.

Juan Pablo Giraldo e seus colegas aumentaram a capacidade das plantas para capturar a energia da luz em 30% incorporando nanotubos de carbono no cloroplasto, a organela onde ocorre a fotossíntese.

Usando outro tipo de nanotubo, ele também modificou as plantas para torná-las capazes de detectar o gás óxido nítrico.

A equipe batizou esta nova área de pesquisas de "nanobiônica das plantas".

"As plantas são muito atraentes como plataforma tecnológica," disse o professor Michael Strano, acrescentando que sua equipe já está trabalhando na incorporação de dispositivos eletrônicos em plantas. "O potencial é realmente interminável."

Fotossíntese turbinada

A ideia para as plantas biônicas surgiu de um projeto para construir células solares capazes de se autorreparar, inspiradas na captação de luz feita pelas células vegetais.

A base da pesquisa foram os cloroplastos, onde fica toda a "maquinaria" necessária para a fotossíntese. Inicialmente, pigmentos como a clorofila absorvem a luz, que excita elétrons que fluem através das membranas tilacoides do cloroplasto. A seguir, a planta capta essa energia elétrica e a utiliza para alimentar a segunda etapa da fotossíntese, a construção dos açúcares.

Normalmente as plantas usam apenas cerca de 10% da luz solar disponível, mas os nanotubos de carbono funcionam como antenas artificiais que permitem que os cloroplastos captem uma gama maior de comprimentos de onda, incluindo o ultravioleta e o infravermelho próximo.

Em laboratório, essa "fotoabsorção protética" aumentou o fluxo de elétrons através dos tilacoides em 49%.

Mas os cloroplastos duram muito pouco tempo fora das plantas - eles foram extraídos para a realização desses experimentos iniciais.

Eletrônica em plantas

Os pesquisadores então usaram uma técnica chamada perfusão vascular para injetar os nanotubos diretamente na Arabidopsis thaliana, uma das plantas mais usadas em experimentos científicos.

Uma vez nas plantas, os nanotubos migraram para o cloroplasto e otimizaram o fluxo de elétrons em cerca de 30%.

A equipe também demonstrou que a planta pode ser transformada em um sensor químico, bastando para isso injetar nela nanotubos capazes de detectar gases, como o óxido nítrico, um poluente ambiental produzido pela combustão.

Adaptando os sensores para alvos diferentes, os pesquisadores esperam desenvolver plantas que possam ser usadas para monitorar a poluição ambiental, pesticidas, infecções por fungos ou a exposição a toxinas bacterianas.

Eles também estão trabalhando na incorporação de nanomateriais eletrônicos, como o grafeno, em plantas.

Bibliografia:

Plant nanobionics approach to augment photosynthesis and biochemical sensing
Juan Pablo Giraldo, Markita P. Landry, Sean M. Faltermeier, Thomas P. McNicholas, Nicole M. Iverson, Ardemis A. Boghossian, Nigel F. Reuel, Andrew J. Hilmer, Fatih Sen, Jacqueline A. Brew, Michael S. Strano
Nature Materials
Vol.: Published online
DOI: 10.1038/nmat3890




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