transistor rosa 01.12.2015

Un organismo vivente, in cui i propri tessuti cellulari sono integrati con materiali artificiali, la cui metà è costituita da fili e microcircuiti, è un personaggio comune nei film e nei libri di fantascienza. E nonostante i progressi nelle protesi, nonostante i progressi nelle neuroscienze che cercano di colmare il divario tra l'elettronica e il cervello, sembra ancora che tali esseri bionici, se si verificano, saranno in un futuro molto lontano. Tuttavia, i ricercatori dell'Università di Linköping Magnus Berggren e colleghi riferiscono di essere riusciti a coltivare una rosa cyborg che può cambiare il colore delle foglie con un segnale elettrico.

L'idea iniziale sorta nel laboratorio di Berggren quasi 15 anni fa era di "origliare" i processi biochimici che si verificano nella pianta e, se possibile, imparare a controllarli. Qui, ovviamente, possiamo ricordare l'ingegneria genetica, che consente di interferire con il programma genetico del corpo, attivare o disattivare determinati geni, ottenendo l'effetto fisiologico desiderato al momento giusto. I successi dell'ingegneria genetica difficilmente possono essere sopravvalutati e sono particolarmente eccezionali solo con piante con cui è più facile lavorare e il cui genoma può resistere a scosse piuttosto forti. Tuttavia, in Svezia, le prospettive per le piante geneticamente modificate - in termini di applicazione pratica in agricoltura - sono molto più modeste che, ad esempio, negli Stati Uniti. Quindi i ricercatori hanno pensato a quale potesse essere un'alternativa ai metodi di ingegneria genetica e, di conseguenza, hanno deciso di creare non una pianta geneticamente modificata, ma elettronica.

Il compito era di rifornire di fili l'organismo vegetale, per così dire, senza interventi chirurgici, in modo che si formassero proprio sul posto. Per fare ciò, era necessario trovare un polimero che, in primo luogo, fosse biocompatibile, in secondo luogo, si dissolvesse in acqua e, in terzo luogo, permettesse di registrare ciò che sta accadendo all'interno della pianta e di inviare segnali al suo interno. Dalla soluzione, le molecole di monomero salirebbero attraverso i vasi della pianta e si polimerizzerebbero in essi, formando gli stessi fili che scorrerebbero attraverso l'intera pianta, dalle radici alle foglie. Sono state provate più di dodici sostanze organiche, ma tutto è finito o con un blocco dell'apparato radicale, oppure le molecole, una volta nella rosa, non sono state assemblate in strutture conduttive. Alla fine, gli autori del lavoro hanno optato per PEDOT-S:H, un composto organico solubile in acqua che viene utilizzato nell'elettronica stampata.

Salendo attraverso il sistema vascolare della pianta, le molecole PEDOT-S:H hanno perso un atomo di idrogeno e, a causa dell'atomo di zolfo rilasciato, hanno formato catene polimeriche lunghe 10 cm Utilizzando elettrodi d'oro collegati a una rosa, è stato possibile mostrare che l'impianto funziona come un transistor e che le prestazioni sono abbastanza paragonabili a quelle di un semplice transistor assemblato solo da molecole di polimero. In un altro esperimento, le foglie di rose vive e non tagliate sono state impregnate con una soluzione PEDOT con nanofibre di cellulosa utilizzando un sistema sottovuoto - di conseguenza, i ricercatori sono stati in grado di cambiare il colore delle foglie (non dei petali!) Nel blu- gamma verde applicando correnti di diverse tensioni. (Vale anche la pena sottolineare che qui l'elettronica organica si è formata non dalle radici attraverso lo stelo, ma direttamente nella foglia.) I risultati degli esperimenti sono pubblicati su Science Advances.

Gli stessi progettisti della "rosa cyborg" ritengono che i loro esperimenti serviranno come base per ulteriori ricerche e che in futuro, con l'aiuto di tali fili organici, sarà possibile regolare il background ormonale nelle colture agricole, stimolando crescita, fertilità, ecc. Naturalmente, ci si può chiedere in che modo tale operazione influisca sulla pianta stessa e se morirà prematuramente a causa della presenza dell'elettronica organica in sé.

Tuttavia, secondo Magnus Berggren, le piante sperimentali con cui hanno sperimentato il cambiamento del colore delle foglie sono ancora vive e le foglie sono ancora con loro. Eppure, non si può ignorare l'opinione degli scettici che credono che siamo "solo" un'opera d'arte eccezionale che non ha prospettive pratiche e, in un modo o nell'altro, tali piante elettroniche devono ancora dimostrare i loro vantaggi rispetto a quelle geneticamente modificate.