Meio ambiente

Plantas emitem luz usando enzima de vagalume

Redação do Site Inovação Tecnológica -  14/12/2017

As plantas emitem luz, mas ainda insuficiente para leitura, como querem os cientistas - para esta foto um material reflexivo foi usado para aumentar o efeito da luz sobre as páginas do livro. [Imagem: Seon-Yeong Kwak]

Iluminação botânica

O filme Avatar brindou o público com um mundo imaginário exuberante, iluminado por plantas luminescentes e brilhantes.

A natureza não brindou a Terra com essas maravilhas - existem muitos organismos bioluminescentes por aqui, mas nenhuma planta -, por isso alguns cientistas estão trabalhando para tentar produzi-las artificialmente.

Seon-Yeong Kwak e seus colegas do MIT, nos EUA, obtiveram os primeiros sucessos na fabricação de plantas que emitem luz infundindo em plantas comuns a luminescência dos vagalumes.

A equipe afirma que essa tecnologia pode ajudar a reduzir nossa dependência da iluminação artificial.

"A visão é fazer uma planta que funcione como uma lâmpada de mesa - uma lâmpada que você não precisa ligar na tomada. A luz é, em última instância, fornecida pelo metabolismo energético da própria planta," disse o professor Michael Strano, cuja equipe vem trabalhando em plantas biônicas há algum tempo.

A longo prazo, ele acredita que esta tecnologia também possa ser usada para transformar árvores em luzes de rua que não gastem eletricidade.

Plantas que emitem luz

Para fazer as plantas emitirem luz, Kwak sintetizou nanopartículas de sílica com cerca de 10 nanômetros de diâmetro, capazes de transportar luciferase, uma enzima que catalisa reações biológicas, transformando energia química em energia luminosa. Enquanto isso, nanopartículas ligeiramente maiores, feitas com o polímero PLGA e com quitosana, transportam luciferina e coenzima A, respectivamente.

As plantas foram imersas em uma solução com os três tipos de nanopartículas e a seguir expostas a alta pressão, o que fez com que as partículas entrassem nas folhas através de pequenos poros chamados estômatos.

As partículas que liberam luciferina e coenzima A foram projetadas para se acumular no espaço extracelular do mesofilo, uma camada interna da folha, enquanto as partículas menores, que transportam luciferase, entram nas células que compõem o mesofilo.

As partículas de PLGA liberam gradualmente a luciferina, que então entra nas células da planta, onde a luciferase realiza a reação química que faz a luciferina brilhar.

Esquema do processo, que exige que cada planta seja preparada individualmente para emitir luz. [Imagem: Seon-Yeong Kwak et al. - 10.1021/acs.nanolett.7b04369]

Brilho discreto

As plantas brilham por até 3,5 horas, mas, no momento, elas geram bem pouca luz. Um vaso de agrião luminescente de 10 centímetros gera um milésimo da luz necessária para leitura, por exemplo - metade da luz de um LED de 1 microwatt.

Por outro lado, essa mesma planta é 100.000 vezes mais brilhante do que as tentativas feitas anteriormente para criar plantas que emitam luz, usando tabaco geneticamente modificado. A vantagem da modificação genética é que as plantas já nasceriam luminescentes, não precisando ser preparadas uma a uma, como nesta técnica agora demonstrada.

Para desligar a planta - fazer com que ela pare de emitir luz - seria necessário adicionar um composto que bloqueie a luciferase, impedindo que ela ative a luciferina.

Bibliografia:

A Nanobionic Light-Emitting Plant
Seon-Yeong Kwak, Juan Pablo Giraldo, Min Hao Wong, Volodymyr B. Koman, Tedrick Thomas Salim Lew, Jon Ell, Mark C. Weidman, Rosalie M. Sinclair, Markita P. Landry, William A. Tisdale, Michael S. Strano
Nano Letters
Vol.: 17 (12), pp 7951-7961
DOI: 10.1021/acs.nanolett.7b04369