Исследователи разработали метод выращивания наноматериалов внутри растений. Эта технология имеет большой потенциал в плане будущих путешествий в глубокий космос и колонизации Марса.

Писатели-фантасты давно пишут о гибридах человека и машины, наделенных невероятными способностями. Однако выведение «суперрастений» с интегрированными наноматериалами может быть куда ближе, чем киборги, по крайней мере, сегодня. Ученые сообщили о разработке растений, способных производить наноматериал, известный как металлорганические каркасные структуры (MOF, metal-organic frameworks), и о применении MOFs в качестве покрытия растений. Выведенные растения потенциально могут обрести новые полезные функции — например, чувствовать химикалии или эффективнее собирать свет.

Ученые представят свои результаты на Национальной конференции и выставке Американского химического общества (АХО).

Согласно ведущему автору проекта Джозефу Ричардсону, люди тысячелетиями добавляли новые материалы в растения. Благодаря своим обширным сосудистым сетям, растения легко впитывают воду и молекулы, растворенные в жидкостях. Однако более крупным материалам и наночастицам — вроде MOF — сложнее проникнуть в корни. Ричардсон и его коллеги решили узнать, возможно ли напитать растения прекурсорами MOF, которые они в итоге преобразуют в готовые наноматериалы.

Для этого ученые добавили в воду металлические соли и органические линкеры, а затем поместили в раствор растения. Растения переместили прекурсоры в свои ткани, в которых выросло два разных типа флуоресцентных кристаллов MOF. В эксперименте для проверки концепции обрезки лотоса, производящего MOF, обнаружили в воде малые концентрации ацетона, вследствие чего снизилась флуоресценция материалов. На основе этих результатов Ричардсон планирует исследовать, способны ли гибриды растений и MOF почувствовать взрывчатые и другие летучие химические вещества, что может стать полезным для охраны аэропортов.

К тому же готовые материалы MOF, произведенные таким путем, можно использовать в качестве покрытия растений, чтобы защитить их от губительных ультрафиолетовых лучей и улучшить фотосинтез.

Исследователи уже начали изучать защитные свойства наноматериалов, и предварительные данные многообещающи. Команда покрыла обрезки хризантемы и лилитурфа люминесцентными MOF, а затем поместила растения под ультрафиолетовый свет на три часа. По сравнению с необработанными растениями обрезки с MOF менее выцвели и не так сильно повяли.

По мере того как человечество будет путешествовать все дальше в космос, ему нужны будут еда и прочие запасы. И такие киберрастения могли бы помочь именно благодаря своей способности преображать ультрафиолетовый свет, которого вне земной атмосферы крайне много.

«Поскольку мы рассматриваем выращивание зерновых культур в космосе или на Марсе, где у вас нет атмосферы и на вас воздействуют ультрафиолетовые лучи, что-то вроде этого может быть полезным, — говорит доктор Ричардсон. — В частности, по мере отдаления от Солнца становится все сложнее улавливать необходимый для фотосинтеза свет».