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未来は樹木が街灯に?MITがナノ粒子を使い、植物を約4時間も発光させることに成功

未来は樹木が街灯に?MITがナノ粒子を使い、植物を約4時間も発光させることに成功
YouTube/Massachusetts Institute of Technology (MIT)

暗くなった時に電気スタンドのスイッチを入れる代わりに、植物が照らし出してくれる、そんな夢のような技術を実現するための第一歩となる研究が行われた。

 

植物のエネルギー代謝で作られる光

 

この研究を進めたのは、アメリカにあるマサチューセッツ工科大学(MIT)、ケミカル・エンジニアリングの研究チームとされている。

 

彼らはクレソンの葉にナノ粒子を埋め込むことで、仄かな光だが約4時間も発光させることに成功したという。

YouTube/Massachusetts Institute of Technology (MIT)

MITの博士研究員であるSeon-Yeong Kwak氏はこの研究成果について、主筆として科学誌「Nano Letters」に論文を発表した。

 

論文のシニア・オーサー(研究の管轄)であるMichael Strano教授は、MITのリリースにおいて次のように語っている。

 

「このビジョンは電気スタンドとして機能する植物を作り上げることです。そのスタンドはコンセントを差し込む必要はありません。光は究極的には植物自体のエネルギー代謝によって生み出されるのです」

 

また研究者らは、この技術が強力な光を必要としない室内の照明を提供することに使われ、植物を自家発電の街灯に変えることにも利用できる可能性があるとしている。

YouTube/Massachusetts Institute of Technology (MIT)

ホタルの発光物質を利用する

 

リリースによればこの「光る植物」を作るために研究者らは、ホタルに含まれる発光物質であるルシフェラーゼという酵素を利用したという。

 

このルシフェラーゼは、ルシフェリンという物質に働きかけ、光を発生させることができるとされている。

 

またコエンザイムA(補酵素)とよばれる分子は、ルシフェラーゼの活動を抑制する副生成物の反応を取り除くことによって、光が発生するプロセスを手助けするそうだ。

 

MITの研究者らはこれらの3つの構成物質を包み、それぞれ異なったタイプのナノ粒子から作られたキャリアー(運ぶもの)に組み入れた。

 

具体的にはルシフェラーゼを届けるのに、直径10ナノメーターほどのシリカ(ケイ土)からできたナノ粒子を使い、ルシフェリンやコエンザイムAを運ぶのに乳酸・グリコール酸共重合体粒子(PLGA)とキトサンを使用しているという。

 

無論、これらのナノ粒子は「米食品医薬品局」によって安全とみなされたもので作られており、それぞれ構成物質を植物の適切な場所へ送り届けるのを助ける働きがあるそうだ。

 

またこのナノ粒子は、構成物質が植物にとって有害な濃度になるのを防ぐ役割も担っていると言われている。

YouTube/Massachusetts Institute of Technology (MIT)

他の植物でも光らせることが可能

 

これらの物質を植物の葉に届けるため、研究者らはまず、水溶液にナノ粒子を浮かべ、そこへ植物を浸したという。

 

さらにその後、高い圧力を加え、葉の中にある気孔と呼ばれる細い穴の中を通って、物質が送り込まれたそうだ。

 

ルシフェリンやコエンザイムAを運ぶナノ粒子は、葉の内側の層にある葉肉の細胞外空間に蓄積するよう設計されており、一方ルシフェラーズを運ぶ小さなナノ粒子は、葉肉を形作る細胞の中へ入っていく。

 

そしてPLGAはルシフェリンを徐々に解き放ち、それらがやがては細胞の中に入っていくと、ルシフェラーズが化学反応を引き起こさせ、ルシフェリンを輝かせるそうだ。

YouTube/Massachusetts Institute of Technology (MIT)

研究者らはこれらの実験によって当初、45分間クレソンの苗木を光らせることに成功。しかしその後も改良を重ね、最終的には3.5時間も輝かせることができたという。

 

しかも今回はクレソン以外の植物も使用。ルッコラやケール、ほうれん草などでも輝かせることができると証明したとか。

 

現在、研究者らは未来の技術として、樹木や大きな植物も光を発するものに変えられるようにするため、これらのナノ粒子をスプレーで吹き付けたり、塗ったりできる方法を開発したいと望んでいるそうだ。

 

このような技術が実用段階に入れば、夜の街も今までとは異なった風景に変わるかもしれない。(了)

 

 

出典元:MIT News:Engineers create plants that glow(12/12)

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