Ứng dụng công nghệ nano phát hiện chất độc hại trong môi trường

Thực vật chính là nguồn cung cấp thức ăn, ô-xi và nhiên liệu, tuy nhiên chúng ta cũng có thể sớm khai thác được chúng như một sự giám sát môi trường thời gian thực nhờ vào nỗ lực của các nhà nghiên cứu thuộc MIT.

Bằng cách nhúng các ống nano vào lục lạp (thành phần chịu trách nhiệm quang hợp và các chức năng khác) của thực vật sống, các nhà nghiên cứu đã có thể nâng quá trình sản xuất năng lượng ở thực vật lên tới gần 30% hoặc là biến chúng thành các bộ cảm biến môi trường có khả năng phát hiện các nhân tố ô nhiễm hoặc các chất độc khác.

Những nhà máy sinh học này đã có nhiều hứa hẹn về việc tạo ra những nhân tố phát hiện các chất độc hại nguy hiểm như vũ khí hóa học, thuốc nổ và có thể dần dần kết hợp các thiết bị điện tử khác để có thể tăng cường chức năng của thực vật ở các ứng dụng khác.

Michael Strano, giáo sư kỹ thuật hóa học và trưởng nhóm nghiên cứu của MIT phát biều “Thực vật có sức hút mạnh mẽ như một nền tảng kỹ thuật. Nó có khả năng tự phục hồi cao, ngoài ra nó chính là nhân tố duy trì sự ổn định môi trường bên ngoài và có thể tồn tại trong môi trường khắc nghiệt, hơn thế nữa nó cung cấp cho ta nguồn năng lượng của chúng và đóng vai trò phân phối nước.”

Nghiên cứu này đã phát triển từ một dự án tại phòng thí nghiệm nhằm xây dựng tế bào năng lượng mặt trời tự phục hồi và được phỏng theo mô hình nhà máy tế bào sống trong một nỗ lực nhằm củng cố tiềm năng quang hợp của lục lạp thực vật để có thể đưa vào công nghệ tế bào năng lượng mặt trời.

Theo MIT, thông thường thực vật chỉ sử dụng khoảng 10% ánh sáng có sẵn, tuy nhiên khi các ống cacbon nano này được nhúng vào lục lạp, nó sẽ hoạt động như một “ăng ten nhân tạo” giúp lục lạp có thể thu nhận được những bước sóng mà bình thường chúng không thể bắt được chẳng hạn như tia cực tím và ánh sáng cận hồng ngoại.

Nhóm này đã áp dụng giải pháp hạt nano vào mặt sau của những chiếc lá trên loài thực vật tên Arabidopsis thaliana thông qua các lỗ khí khổng để vận chuyển các ống nano vào lục lạp làm cho các electron quang hợp tăng lên gần 30%.

Vì những ống nhựa nano này có thể phát hiện ra Nitric oxit (NO, một sản phẩm phụ của quá trình đốt cháy nhiên liệu và gây ô nhiễm môi trường) nên các nhà nghiên cứu đã biến các loài thực vật này thành các bộ cảm biến hóa học sống để dần dần có thể tạo ra các bộ giám sát thời gian thực nhằm phát hiện ra các phân tử đặc biệt ở hàm lượng cực thấp (số lượng nhỏ hay dạng hạt đơn).

Trong khi đã thu thập được rất nhiều những kết quả hứa hẹn, các nhà nghiên cứu vẫn còn đặt ra những câu hỏi về ảnh hưởng của việc áp dụng công nghệ này lên thực vật bao gồm làm thế nào dòng eclectron tăng lên từ quá trình quang hợp có thể ảnh hưởng đến hoạt động sản xuất đường ở thực vật.