Los escritores de ciencia ficción han imaginado durante mucho tiempo híbridos humano-máquina que ejercen poderes extraordinarios. Sin embargo, Las "superplantas" con nanomateriales integrados pueden estar mucho más cerca de la realidad que los cyborgs. Hoy dia, Los científicos informan sobre el desarrollo de plantas que pueden producir nanomateriales llamados marcos metalorgánicos (MOF) y la aplicación de MOF como recubrimientos en plantas. Las plantas aumentadas podrían potencialmente realizar nuevas funciones útiles, como detectar productos químicos o recolectar luz de manera más eficiente.

Los investigadores presentarán sus resultados hoy en la Reunión y Exposición Nacional de Primavera de 2019 de la American Chemical Society (ACS).

Según el investigador principal del proyecto, Joseph Richardson, Doctor., los seres humanos han estado introduciendo materiales extraños en las plantas durante miles de años. "Un ejemplo de esto es el teñido de flores, ", dice." Sumergirías el tallo de una flor cortada en un tinte, y el tinte se tomaría a través del tallo y penetraría en los pétalos de la flor, y luego verías estos hermosos colores ".

Debido a sus extensas redes vasculares, las plantas absorben fácilmente el agua y las moléculas disueltas en los fluidos. Sin embargo, Es más difícil que los materiales más grandes y las nanopartículas, como los MOF, penetren en las raíces. Entonces, Richardson y sus colegas de la Universidad de Melbourne (Australia) se preguntaron si podrían alimentar a las plantas con precursores de MOF, que las plantas absorberían y luego convertirían en nanomateriales terminados.

Los MOF, que consisten en iones metálicos o grupos unidos a moléculas orgánicas, forman cristales muy porosos que pueden absorber, almacenar y liberar otras moléculas, como una esponja. Los químicos han creado miles de MOF diferentes hasta ahora, con aplicaciones potenciales que van desde el almacenamiento de combustible de hidrógeno hasta la absorción de gases de efecto invernadero y la administración de medicamentos dentro del cuerpo. Hacer que las plantas produzcan pequeñas cantidades de estos compuestos útiles en sus propios tejidos podría darles nuevas habilidades que no se ven en la naturaleza.

Para ver si las plantas pueden producir MOF, Richardson y sus colegas agregaron sales metálicas y enlazadores orgánicos al agua y luego colocaron esquejes o plantas intactas en la solución. Las plantas transportaron los precursores a sus tejidos, donde crecieron dos tipos diferentes de cristales MOF fluorescentes. En un experimento de prueba de concepto, Los recortes de plantas de loto productoras de MOF detectaron pequeñas concentraciones de acetona en el agua, como se muestra por una disminución en la fluorescencia de los materiales. Basado en estos resultados, Richardson planea explorar si los híbridos planta-MOF podrían detectar explosivos u otros químicos volátiles, que podría ser útil para la seguridad del aeropuerto.

Además de hacer que las plantas produzcan MOF, los materiales terminados podrían usarse como recubrimiento de las plantas para ayudarlas a convertir los dañinos rayos ultravioleta (UV) en luz más útil para la fotosíntesis. "Mientras contemplamos el cultivo de cultivos en el espacio o en Marte, donde no hay atmósfera y es bombardeado por rayos ultravioleta, algo como esto podría ser útil, "Dice Richardson." Eso es porque no solo protege a las plantas de los rayos ultravioleta, pero también los convierte en energía útil. Especialmente a medida que te alejas del sol, es más difícil capturar toda la luz necesaria para la fotosíntesis ".

Los investigadores ya han comenzado a examinar las capacidades protectoras de los nanomateriales, y los datos preliminares son prometedores. El equipo cubrió recortes de crisantemo y lilyturf con MOF luminiscentes y luego expuso las plantas a la luz UVC durante tres horas. En comparación con los recortes sin recubrimiento, las plantas con MOF mostraron menos marchitamiento y blanqueamiento.

Ahora, Richardson se está asociando con biólogos de plantas para estudiar los efectos de los MOF en el crecimiento de las plantas. Hasta aquí, no han notado ninguna toxicidad de los nanomateriales. Los investigadores también quieren explorar si los MOF realmente podrían ayudar a las plantas a crecer mejor. que puede dar lugar a aplicaciones en la agricultura.