Los escritores de ciencia ficción han imaginado durante mucho tiempo los híbridos humano-máquina que ejercen poderes extraordinarios. Sin embargo, las “súper plantas” con nanomateriales integrados pueden estar mucho más cerca de la realidad que los cyborgs.
Hoy en día, los científicos informaron sobre el desarrollo de plantas que pueden fabricar nanomateriales llamados sistemas metal-orgánicos (MOF) y la aplicación de MOF como recubrimientos en las plantas.
Las plantas mejoradas podrían realizar nuevas funciones útiles, como la detección de sustancias químicas o la recolección de luz de manera más eficiente.
Los investigadores presentaron sus resultados en la Reunión y Exposición Nacional de Primavera de 2019 de la American Chemical Society (ACS).
Según el investigador principal del proyecto, Joseph Richardson, los humanos han estado introduciendo materiales extraños en las plantas durante miles de años. “Un ejemplo de esto es el teñido de flores“, dice. “Sumergirías el tallo de una flor cortada en un tinte, y el tinte sería absorbido a través del tallo y penetraría en los pétalos de la flor, y luego verías estos hermosos colores“.
Debido a sus extensas redes vasculares, las plantas absorben fácilmente el agua y las moléculas disueltas en los fluidos. Sin embargo, es más difícil si los materiales son más grandes, como las nanopartículas, o los MOF para que penetren en las raíces.
Así que Richardson y sus colegas de la Universidad de Melbourne (Australia) se preguntaron si podrían alimentar a las plantas con precursores de MOF, para que así las plantas puedan absorberlas y luego los conviertan en nanomateriales terminados.
Los MOF, consisten en iones metálicos o agrupaciones vinculadas a moléculas orgánicas, forman cristales altamente porosos que pueden absorber, almacenar y liberar otras moléculas, como una esponja. Los químicos han hecho miles de MOF diferentes hasta el momento, con posibles aplicaciones que van desde almacenar combustible de hidrógeno a absorber gases de efecto invernadero hasta administrar medicamentos dentro del cuerpo. Hacer que las plantas produzcan pequeñas cantidades de estos compuestos útiles en sus propios tejidos podría darles nuevas habilidades que no se ven en la naturaleza.
Para ver si las plantas podían producir MOF, Richardson y sus colegas agregaron sales metálicas y enlazadores orgánicos al agua y luego colocaron esquejes o plantas intactas en la solución. Las plantas transportaron los precursores a sus tejidos, donde crecieron dos tipos diferentes de cristales de MOF fluorescentes. En un experimento de prueba de concepto, los recortes de plantas de loto que producen MOF detectaron pequeñas concentraciones de acetona en el agua, como lo demuestra una disminución en la fluorescencia de los materiales. Basándose en estos resultados, Richardson planea explorar si los híbridos de MOF de la planta podrían detectar explosivos u otros productos químicos volátiles, lo que podría ser útil para la seguridad de un aeropuerto.
Además de hacer que las plantas produzcan MOF, los materiales terminados podrían usarse como un recubrimiento en las plantas para ayudarlas a convertir los dañinos rayos ultravioleta (UV) en luz que es más útil para la fotosíntesis. “Mientras contemplamos el cultivo de cultivos en el espacio o en Marte, donde no tienes una atmósfera y eres bombardeado por los rayos UV, algo como esto podría ser útil“, dice Richardson. “Eso es porque no solo protege a las plantas de los rayos UV, sino que también las convierte en energía útil. Especialmente a medida que te alejas del sol, es más difícil capturar toda la luz que necesitas para la fotosíntesis“.
Los investigadores ya han comenzado a examinar las capacidades de protección de los nanomateriales, y los datos preliminares son prometedores.
Ahora, Richardson se está asociando con biólogos para estudiar los efectos de los MOF en el crecimiento de las plantas, pues no han notado ninguna toxicidad de los nanomateriales. También están explorando si los MOF podrían realmente ayudar a las plantas a crecer mejor, lo que podría llevar a aplicaciones en la agricultura.