Brunnenkresse mit leuchtenden Blättern zum Lesen von Büchern (Foto: web.mit.edu)

Cambridge (pte022/13.12.2017/13:53) –

Pflanzen, die Licht ausstrahlen, sollen laut Forschern des Massachusetts Institute of Technology http://web.mit.edu (MIT) herkömmliche Decken-, Steh- und Wandlampen ablösen. Sie haben
leuchtende Nanopartikel in die Blätter der Echten Brunnenkresse
eingebaut. Die Blätter des ersten Modells spendeten vier Stunden lang
genügend Licht zum Lesen eines Buches. Laut MIT-Chemieprofessor Michael
Strano sind in naher Zukunft Pflanzen möglich, die einen ganzen Tag lang
einen Arbeitsplatz erhellen.

Bäume ersetzen bald Laternen

"Unsere Vision ist es, eine Pflanze zu entwickeln, die
die Funktion einer Schreibtischlampe übernimmt – eine Lampe, die man
nicht einstöpseln muss. Sie erzeugt Licht allein durch die Energie, die
beim Stoffwechsel der Pflanze erzeugt wird", so Strano. Die Technik
könne auch für eine sanfte Innenraumbeleuchtung genutzt werden – oder
zur Zucht von selbstleuchtenden Straßenbäumen.

Ziel der Pflanzen-Nanobionik ist es, Pflanzen durch die
Integration spezieller Nanopartikel neue Fähigkeiten zu vermitteln.
Gemeinsam mit seinem MIT-Team hat Strano bereits ein kombiniertes
Sensor- und Funksystem für Pflanzen entwickelt, die deren Wasserbedarf
messen und vor drohendem Verdursten warnen (pressetext berichtete: http://pte.com/news/20171110001 ). Ein anderes Projekt ist eine Spinatpflanze, die Sprengstoff detektiert.

Pflanzen sollen künftig zahlreiche Funktionen
übernehmen, für die derzeit noch elektrische Geräte eingesetzt werden
müssen. Licht spendende Pflanzen sind da ein lohnendes Ziel. Stolze 20
Prozent des Stroms, der weltweit verbraucht wird, wird für die
Beleuchtung verbraucht. "Pflanzen können Schäden selbst heilen, sie
erzeugen ihre eigene Energie und sind bereits an die Umwelt angepasst",
schwärmt Strano. Technische Geräte müssen dagegen mit Strom versorgt
werden. Technische Defekte machen sie unbrauchbar oder eine Reparatur
nötig. Außerdem müssen sie gegen Witterungseinflüsse geschützt werden.

Nanopartikel dringen in Blätter ein

Um leuchtende Pflanzen herzustellen, haben die Forscher
Enzyme aus der Familie der Luziferasen genutzt, die Glühwürmchen
leuchten lassen. Diese bewirken, dass ein Molekül namens Luziferin zu
leuchten beginnt. Ein Co-Enzym mit der schlichten Bezeichnung "A" kann
die Aktivitäten der Luziferase hemmen, sodass das Biolicht erlischt. Die
Experten schlossen Luziferase in Nanopartikel aus Siliziumdioxid ein.
Luziferin und "A" packten sie in etwas größere Nanopartikel aus
Polylactid-co-Glycolid, einem gewebeverträglichen Kunststoff, und
Chitosan, einem Biopolymer.

Stranos Team vermischte die Nanopartikel mit einer
Flüssigkeit, in die sie die Pflanzen eintauchten. Unter Druck wanderten
die Nanopartikel in die Blattzellen. Dort wirkten sie zusammen, sodass
die Blätter zu leuchten begannen. Der Luziferase-Hemmer kann sie wieder
abschalten. Künftig soll er so gestaltet werden, dass er auf äußere
Einflüsse reagiert und die Beleuchtung etwa beendet, wenn das natürliche
Tageslicht ausreicht.