Nanobionik: Pflanzen werden zu Sensoren

Biologen arbeiten an Verfahren, die Pflanzen mittels Nanotechnik ganz neue Eigenschaften geben sollen. Die könnten dann als Detektoren beispielsweise den Giftgehalt in der Atmosphäre messen und könnten sich gleichzeitig selbst versorgen.

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Mithilfe der sogenannten Nanobionik wollen Chemiker Pflanzen gänzlich neue sensorische Eigenschaften verleihen – damit sie zum Beispiel Pestizide oder andere giftige Substanzen in der Umwelt erkennen und Alarm schlagen können, berichtet Technology Review in seiner August-Ausgabe (ab Donnerstag am Kiosk oder online bestellbar).

"Pflanzen würden dann als biochemische Detektoren dienen, um Umweltgifte in Städten zu messen, Sprengstoffe auf Flughäfen zu entdecken und vieles mehr", sagt Michael Strano vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Cambridge. Die Möglichkeiten der Pflanzen-Nanobionik seien endlos. Der Vorteil gegenüber konventionellen Sensoren liegt auf der Hand: Lebende pflanzliche Sensoren können ihre Energie aus Sonnenlicht, Wasser und Kohlendioxid beziehen, wachsen und sich selbst reparieren.

Gesammelte Daten werden "ausgelesen".

(Bild: Bryce Vickmark - MIT News)

Dass die Nano-Optimierung prinzipiell funktioniert, hat Strano bereits gezeigt. Zum einen hatte er auf diesem Weg die Photosyntheseleistung eines Laborkrauts verbessert. Dazu versetzten Strano und sein Mitarbeiter Juan Pablo Giraldo zunächst Nanopartikel und Kohlenstoffnanoröhrchen mit Oxiden des Seltenenerdmetalls Cer. Anschließend umhüllten sie das Material mit Erbgutmolekülen und Chitosan, das aus dem Chitin von Insekten gewonnen wird. "Das war nötig, damit die Nanopartikel durch die Zellmembranen bis in den Chloroplasten gelangen", sagt Pflanzenbiologe Giraldo. In den Chloroplasten findet die Photosynthese statt. Dank der Nanopartikel können sie nun zusätzliche Wellenlängen des Lichts nutzen und mehr Energie produzieren.

Noch müssen die Forscher jedoch ein paar grundlegende Fragen klären. Im Fall der Photosynthese etwa müssen sie noch untersuchen, wie genau die Umhüllung der Nanopartikel ihren Transport durch die Zellwand und Zellmembranen beeinflusst und wie sie in den Energiegewinnungsprozess einbezogen werden. Dieses Wissen aber ist entscheidend für zukünftige nanobionische Anwendungen in Pflanzen.

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(bsc)