First Bionic Rose with Electronic Circuits

Voor de eerste keer zijn onderzoekers aan de Universiteit van Linköping, Zweden, erin geslaagd om organische schakelingen in levende planten te integreren. Ze combineerden elektronica met het natuurlijke netwerk van kunstmatige signalen dat bloemen gebruiken om te overleven. Het resultaat is de eerste “bionische” roos.

De mogelijke toepassingen van de ontdekking, gepubliceerd in Science Advances, zijn nog niet duidelijk. Biologen zouden vergelijkbare schakelingen kunnen gebruiken om de fysiologie van planten aan te passen of te "repareren" - vergelijkbaar met het gebruik van pacemakers bij mensen - door de groei of interne chemische processen te monitoren. De elektronische componenten zouden kunnen worden gebruikt om een plant vorm te geven in plaats van het DNA te manipuleren, maar ook om biosensoren te creëren of fotosynthese te benutten om energie te produceren.

Het idee van bionische planten is niet nieuw. Vorig jaar installeerde een MIT-onderzoeker koolstofnanobuisjes in spinaziechloroplasten, wat een aanzienlijke toename van de fotosynthetische activiteit van de bladeren veroorzaakte. Maar de weg die de Zweedse onderzoekers hebben geprobeerd is nog extremer: het is de eerste keer dat alle componenten van een elektronisch circuit zijn geïntegreerd in een levende bloem.

In een van de experimenten werd de afgesneden stengel van een roos ondergedompeld in een oplossing van een in water oplosbaar en zeer geleidend polymeer genaamd PEDOT, dat werd opgezogen en opgenomen door het vaatsysteem van de plant, waarbij binnen het xyleem (het plantenweefsel waarin het sap stroomt) geleidende filamenten van meer dan 5 cm werden gevormd, die het inwendige van de bloem niet beschadigden. Door gebruik te maken van schakelingen en ionen (elektrisch geladen moleculen) die aanwezig zijn in het lymfevocht, konden de onderzoekers elektrochemische transistoren maken, die in staat zijn de ionische signalen van de plant om te zetten in elektronische output. Het gedrag van deze transistoren is precies hetzelfde als de elektronische componenten van computers en mobiele telefoons.

In een andere reeks experimenten injecteerden de onderzoekers een oplossing van PEDOT en cellulose nanovezels in het blad van een roos en verwijderden vervolgens de lucht uit het plantenweefsel, waardoor de PEDOT de lege ruimtes kon vullen. Door een elektrochemisch signaal te sturen, kan het blad van kleur veranderen, rondom zijn nerven, van lichtgroen naar donkergroen. De volgende stap volgens de onderzoekers zal zijn of deze eigenschappen kunnen worden benut om sommige teelten van planten om te zetten in levende brandstofcellen en hun suikers om te zetten in elektriciteit.

Bron: Universiteit van Linköping