As plantas são uma maravilha da engenharia da natureza. Alimentado pela luz solar, eles reciclam nossos resíduos de dióxido de carbono em oxigênio fresco para que possamos respirar. Mais, eles tornam o mundo mais bonito. Mas, com uma pequena ajuda de nós, humanos, eles podem ser persuadidos a fazer ainda mais?
Pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts têm experimentado dar às plantas novos poderes, colocando minúsculos nanotubos de carbono em seus cloroplastos - o minúsculo motor da célula vegetal onde ocorre a fotossíntese.
Depois de muita tentativa e erro, seus esforços foram bem-sucedidos. Algumas das plantas alteradas produzidas em seu laboratório aumentaram sua atividade fotossintética em 30 por cento em comparação com as plantas normais. Outros foram capazes de detectar pequenos traços de poluentes no ar.
E isso é apenas o começo.
"A ideia é conferir às plantas funções que não são nativas a elas, "disse Michael Strano, um professor de engenharia química que supervisionou os experimentos.
Em outras palavras, ele quer dar superpoderes às plantas.
O laboratório de Strano é o primeiro a trabalhar no nexo entre biologia vegetal e nanotecnologia - um novo campo denominado "nanobionics".
Porque ninguém nunca tinha explorado esta área antes, a equipe teve que começar do início. Isso significava descobrir como colocar nanotubos em uma planta em primeiro lugar.
Nos primeiros experimentos, eles regaram as plantas com uma solução contendo nanopartículas, esperando que as partículas fossem absorvidas pelas raízes. Mas isso não funcionou. Acontece que as raízes das plantas têm uma estrutura que bloqueia a entrada dos nanotubos no sistema vascular.
A equipe também tentou cortar folhas e mergulhá-las na solução de nanopartículas. Isso também não funcionou.
Implacável, A equipe de Strano voltou-se para os estômatos, os pequenos poros na parte inferior das folhas que permitem a entrada de dióxido de carbono e a saída de oxigênio e água. Os pesquisadores descobriram que se colocassem a solução de nanopartículas em uma seringa e a altas pressões injetassem nos estômatos, os nanotubos entrariam.
O próximo desafio era levar os nanotubos ao destino pretendido - os minúsculos cloroplastos, 5 a 10 mícrons de comprimento, flutuando dentro das células. Para fazer isso, a equipe inventou um novo sistema que envolve nanopartículas em um polímero altamente carregado. O polímero é especialmente atraído pela bolha lipídica que envolve cada cloroplasto. Quando os nanotubos atingem a bolha, eles deslizam para dentro.
"É realmente impressionante como funcionou bem, "disse Juan Pablo Giraldo, um biólogo vegetal que trabalha no laboratório de Strano. Os nanotubos "vão direto para lá e começam a montar dentro".
Depois que o sistema de entrega foi estabelecido, os pesquisadores podiam jogar. Eles usaram cloroplastos em plantas vivas, bem como cloroplastos extraídos de folhas de plantas, frequentemente espinafre comprado no supermercado.
As plantas usam apenas 10% da luz solar disponível para elas. Tudo luz verde, por exemplo, é refletido pelas folhas. Mas depois de alimentar os nanotubos com as plantas vivas, sua atividade fotossintética aumentou 30%. A técnica funcionou ainda melhor em cloroplastos extraídos (o tipo que eles obtêm do espinafre), fazendo com que sua atividade fotossintética aumente em 49 por cento.
Os cientistas do MIT não têm certeza exatamente do que os nanotubos fizeram para tornar a fotossíntese muito mais eficiente. Uma possível explicação que eles ofereceram é que os nanotubos compartilham elétrons com cloroplastos, permitindo que o cloroplasto capture uma gama mais ampla de luz (incluindo luz verde).
Pesquisadores no laboratório de Strano já haviam desenvolvido um nanotubo de carbono que responde à presença de óxido nítrico reduzindo drasticamente sua fluorescência. Então a equipe preparou uma solução desses nanotubos e injetou nos estômatos.
Como eles esperavam, as folhas da planta brilhavam menos sob a luz infravermelha quando expostas ao óxido nítrico. Contudo, o sinal era muito sutil, portanto, os arbustos que monitoram a qualidade do ar ainda estão muito distantes. Ainda, Strano e seus colegas acham que as plantas alteradas podem um dia ser capazes de nos alertar sobre poluentes, pesticidas ou doenças fúngicas no ar ao nosso redor.
E mais experimentos estão a caminho.
A equipe do MIT está trabalhando na criação de plantas com funções ainda mais exóticas. Por exemplo, usando nanopartículas magnéticas, é possível que eles transformem plantas em antenas de comunicação.
"A principal visão que temos é usar os recursos exclusivos que as plantas têm - a capacidade de se reconstruírem, capturar energia solar para se alimentar ou capturar dióxido de carbono - para fazer dispositivos com propriedades semelhantes, "disse Giraldo, o autor principal de um artigo sobre o trabalho publicado este mês na revista Materiais da Natureza .
Alexander Star, um químico da Universidade de Pittsburgh que não estava envolvido no estudo, disse que a pesquisa avança nossa compreensão de como os nanomateriais e os organismos vivos interagem. Ele observou que estudos anteriores mostraram que as nanopartículas podem ser tóxicas para alguns ecossistemas, mas isso não parecia ser um problema aqui.
Em vez de, ele disse, os pesquisadores pareciam capazes de otimizar o desempenho de algumas das máquinas da fábrica de uma forma que a natureza ainda não havia feito.
"Este trabalho é um passo importante em direção ao projeto racional de sistemas vegetais capazes de coleta e bio-sensoriamento mais eficiente da energia solar - além dos limites da evolução natural, " ele disse.
© 2014 Los Angeles Times
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