Pflanzen, die Licht ausstrahlen, sollen laut Forschern des Massachusetts Institute of Technology (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.

„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. 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, werden 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.

Quelle: Pressetext

Bild: Seon-Yeong Kwak