Regulering af plantefysiologi med organisk elektronik

En ionpumpe til medicinafgivelse, der er konstrueret af organiske elektroniske komponenter, fungerer også i planter. Forskere fra Laboratory of Organic Electronics ved Linköpings Universitet og fra Umeå Plant Science Center har brugt en sådan ionpumpe til at styre rodvæksten af ​​en lille blomstrende plante, thale karse ( Arabidopsis thaliana ).

I foråret 2015 forskere fra Laboratory of Organic Electronics ved Linköpings Universitet præsenterede en mikrofremstillet ionpumpe med evnen til at pumpe den korrekte dosis af et naturligt forekommende smertestillende middel ind, præcis hvor det var nødvendigt. Dette var et første skridt mod effektiv behandling af tilstande som kroniske smerter. I efteråret samme år forskerne præsenterede resultater, der viste, hvordan de havde fået roser til at absorbere en vandopløselig ledende polymer, gør dem i stand til at skabe en fuldt operationel transistor i rosenstammen. Udtrykket "flower power" fik pludselig en helt ny betydning.

"For omkring 10 år siden, vi begyndte at overveje at anvende vores ionpumpe-medikamentleveringsanordninger på planter. Det var først flere år senere, at vi slog os sammen med professor Markus Grebe og kolleger på Umeå Plant Science Center og endelig opdagede, at ionpumpen kunne være til stor nytte for plantebiologer, siger Daniel Simon, Lektor og leder af forskningsområdet organisk bioelektronik i Laboratoriet for Organisk Elektronik, Linköpings Universitet.

assisterende professor David Poxson, Laboratorium for organisk elektronik, gik sammen med gruppens chefkemiker, Adjunkt Roger Gabrielsson, at udvikle nye ionpumpematerialer, der er i stand til at transportere og levere kraftfulde plantesignalforbindelser såsom hormonet auxin.

Dr. Poxson arbejdede derefter tæt sammen med biologer ved Umeå Plant Science Center for at undersøge højtopløst levering af auxin til rødderne af levende thale karse, Arabidopsis thaliana . Denne plante er for plantebiologer, hvad frugtfluen Drosophila er for forskere, der arbejder med dyreforskning:en stor modelorganisme.

Resultatet:Elektronisk styrede gradienter af plantehormon blev optaget af rødderne. Dr. Poxson og medforfatter Dr. Michal Karady fulgte den interne auxin-respons ved hjælp af fluorescerende reporterproteiner, der ændrer deres fluorescensintensitet i nærvær af auxin. De observerede, at den interne auxin-respons og endda røddernes væksthastighed kunne styres af ionpumpens levering af auxin.

"Vi har opnået et banebrydende skridt for planteforskning ved vores tværfaglige indsats", siger Markus Grebe. "Flere forskningsgrupper fra Umeå Plant Science Center og Linköpings Universitet har været involveret. Pumpen vil sandsynligvis give os mulighed for lokalt at påføre planter ikke kun auxin, men også en række andre hormoner på en elektronisk styret måde. Dette vil hjælpe os med at studere indvirkning af disse hormoner på plantevækst og udvikling ved væv og cellulær opløsning."

"Disse nye DendrolyteTM-materialer baner også vejen for fremtidige ionpumpekapaciteter på en række områder, for eksempel levering af større aromatiske forbindelser som plantehormoner eller endda visse lægemidler, siger Daniel Simon.

Resultaterne er nu offentliggjort i det prestigefyldte videnskabelige tidsskrift Proceedings of the National Academy of Sciences af Amerikas Forenede Stater ( PNAS ).

"Dette er et vigtigt fremskridt:vi ved nu ikke kun, at vi kan bruge ionpumpen i planter, men også at vi kan regulere deres fysiologi og vækst, siger professor Magnus Berggren, leder af Laboratoriet for Økologisk Elektronik.