Biológusok egy csapata a nanotechnológia legújabb vívmányait kihasználva „felturbózta” néhány növény fotoszintézisét. Hasonló módszerekkel a kutatók szerint a jövőben olyan bionikus anyagok lehetnek előállíthatók, amelyek növekednek és sérülés esetén képesek kijavítani magukat, feltéve persze ha hozzájutnak némi napfényhez.

A kloroplasztisz lényegileg szén-dioxidból és vízből gyárt cukrot, a napfény energiáját használva fel ehhez. Ahogy Michael Strano, a kutatócsoport vezetője fogalmazott, projektjük fő célja, hogy egy napon kiemeljék a növényi szervezetből a folyamatot, és olyan rendszereket hozzanak létre, amelyek a sejten kívül is képesek fotoszintetizálni.

A kloroplasztisz sejtből való kiemelésére korábban már történtek kísérletek, a szervecske azonban az eddigi tapasztalatok alapján legfeljebb négy órát képes kibírni a növényen kívül, mielőtt a rajta képződő reaktív szabadgyökök végeznének vele. Az élettartam meghosszabbítása érdekében Strano és kollégái egy nanoceria nevű anyaggal igyekeztek megkötni a szabadgyököket.

Ehhez első lépésben be kellett juttatni a nanorészecskék formájában lévő anyagot a kloroplasztiszba annak károsítása nélkül. A szakértők ennek érdekében egy egyszerű trükköt alkalmaztak: a nanorészecskéket kívülről töltéssel rendelkező molekulákkal vonták be. A töltött nanorészecskét a kloroplasztisz membránja magába szippantotta, és ha egyszer bekerül a sejtszervecskébe a részecske, onnan nem tudott távozni. A kutatók ezzel a módszerrel mind a lúdfű sejten belüli, mind pedig a spenót izolált kloroplasztiszaiba sikerrel juttatták be a nanoceriát.

Ahogy már említettük, a részleteket egyelőre homály fedi, így nem lehet tudni, hogy pontosan hogyan is teszi hatékonyabbá a fotoszintézist a folyamat. Az egyik elképzelés szerint a nanorészecskékkel együtt bejuttatott szén nanocsövek lehetnek felelősek ezért. Ezek félvezetők, így fénynek kitéve módosul az elektronszerkezetük, vagyis lehetséges, hogy gerjesztett állapotban elektronokat képesek pumpálni a fotoszintézis rendszerébe.

Strano szerint továbbá lehetséges, hogy a nanocsöveknek köszönhetően a látható fény nagyobb tartományát képesek felhasználni a módosított kloroplasztiszok, továbbá némi ultraibolya, illetve infravörös sugárzás elnyelésére is alkalmassá válhattak az átalakítás által. Az azonban egyelőre egyáltalán nem biztos, hogy az elektrontöbbletet valóban fel is képes használni a rendszer.

Strano és kollégái mindenesetre bizakodnak, és egy kloroplasztiszokon alapuló üzemanyagcella tervein törik a fejüket, amely hasonlóan működne, mint az bioüzemanyagot termelő algatelepek, viszont nem kéne azzal vesződni, hogy az algákat életben tartsák. Elképzelésük szerint a rendszer fénynek kitéve cukrot termelne, ami rendkívül jó módja az energia raktározásának, hiszen egységnyi cukor hússzor annyi energia tárolására képes, mint egy ugyanakkora lítiumion-akkumulátor, mondja Strano.