p Um novo processo foi desenvolvido para incorporar e montar espontaneamente nanotubos de carbono (CNTs) e nanopartículas sequestrantes de oxigênio em cloroplastos, a parte das células vegetais que conduz a fotossíntese - convertendo luz em energia. A incorporação de CNTs aumentou o fluxo de elétrons associado à fotossíntese em 49% nos cloroplastos extraídos e em 30% nas folhas de plantas vivas, e a incorporação de nanopartículas de óxido de cério (nanoceria) em cloroplastos extraídos reduziu significativamente as concentrações de superóxido, um composto que é tóxico para as plantas. p Os cloroplastos por si só absorvem luz apenas da parte visível do espectro solar, permitindo o acesso a apenas cerca de 50% da radiação de energia solar incidente, e menos de 10% da luz solar total satura a capacidade do aparato fotossintético. Acredita-se que esta abordagem nano-bio aumenta a amplitude do espectro solar que é usado para produzir energia e deve contribuir para o desenvolvimento de materiais biomiméticos com atividade fotossintética aprimorada e estabilidade aprimorada em relação à degradação oxidativa.

p Uma nova abordagem nanobiônica foi desenvolvida que confere maior atividade fotossintética às folhas das plantas e aos cloroplastos extraídos das plantas, as organelas biológicas que convertem o dióxido de carbono capturado em energia solar. Enquanto os cloroplastos hospedam toda a maquinaria bioquímica necessária para a fotossíntese, pouco se sabe sobre como projetar cloroplastos extraídos de plantas a longo prazo, aproveitamento estável de energia solar. Agora, pesquisadores do Massachusetts Institute of Technology descobriram que nanotubos de carbono de parede simples (CNTs) altamente carregados, revestidos com DNA e quitosana (uma biomolécula derivada de camarão e outras conchas de crustáceos), são capazes de penetrar espontaneamente nos cloroplastos.

p Este novo processo de penetração do envelope de troca lipídica (LEEP) para incorporar as nanoestruturas envolve o envolvimento de CNTs ou nanopartículas com DNA altamente carregado ou moléculas de polímero, permitindo que eles penetrem na gordura, membranas hidrofóbicas que circundam os cloroplastos. A incorporação de CNTs em cloroplastos extraídos de plantas aumentou a atividade fotossintética do cloroplasto em 49% em comparação com o controle. Quando esses nanocompósitos foram incorporados aos cloroplastos de folhas de plantas vivas, o fluxo de elétrons associado à fotossíntese foi aumentado em 30%.

p Esses resultados são consistentes com a ideia de que nanotubos de carbono semicondutores são capazes de expandir a captura de luz por materiais vegetais para outras partes do espectro solar, como o verde, próximo ao infravermelho e ultravioleta. Outra limitação importante no uso de cloroplastos extraídos para aplicações de energia solar é que eles se quebram facilmente devido a danos induzidos por luz e oxigênio às proteínas fotossintéticas. Quando sequestradores de radicais de oxigênio potentes, como nanopartículas de óxido de cério (nanoceria) foram combinados com um polímero altamente carregado (ácido poliacrílico) e incorporados em cloroplastos extraídos usando o processo LEEP, os danos aos cloroplastos causados ​​por superóxidos e outras espécies reativas de oxigênio foram drasticamente reduzidos. Espera-se que esta abordagem nanobiônica contribua para o desenvolvimento de materiais biomiméticos para coleta de luz e conversão de energia solar, bem como detecção bioquímica com propriedades regenerativas e eficiência aprimorada.