导读

又是一个春花浪漫的季节,美丽的花儿深深吸引着我们,也赋予科学家灵感。可是,我们普通人很难想到植物和电子会有什么交集。然而,瑞典林雪平大学的科研团队进行的跨学科研究」为我们带来了惊喜,他们已经在“花儿和电子”的研究方面取得了不少成果,而最近又取得了新的突破。

John 先分享一下前几天自己亲手拍摄的一张花儿图片,和大家一起感受一下花儿与春天的美好。


技术关键字


有机电子、离子泵

创新背景


瑞典林雪平大学在有机电子,特别是“植物和电子”相结合的研究方面,处于十分领先的地位。我们首先回顾一下他们的研究历程和成果:


2015年春天,来自该校有机电子实验室的科研人员就设计过一种离子泵


它能够在有需要的地方,泵入正确剂量的止痛剂,这也成为了有效治疗各种慢性疼痛的有效一步。


同年秋天,他们又展示了另外一项举世瞩目的科研成果,玫瑰花里创建晶体管


他们让玫瑰花吸收导电聚合物溶液,然后导电水凝胶会在玫瑰花茎中,形成导电线,加上两端分别具有一个电极,中间具有一个门电路,这样就形成了功能完整的晶体管。


(图片来源于: 林雪平大学有机电子实验室)


今年2月底,他们又还发布了一项科技创新,在玫瑰花里创建超级电容


他们在玫瑰花内部创建了电子电路,开发出了电子植物,能作为超级电容为各类传感器供电。


(图片来源于: 林雪平大学有机电子实验室)


创新探索


这一项一项的成果,让我们充分感受到“花儿的魅力”不仅是外表,而且和创新技术结合起来时,显得更加的强大,也充分显示出了植物和电子结合后,产生的非常效果,以及巨大的科研与创新价值。


(图片来源于: David Poxson/林雪平大学有机电子实验室)

最近,又一项最新的突破性研究引起了我们的注意。该研究成果现在发表于著名的美国国家科学院院刊林雪平大学助理教授 David Poxson 和有机电子实验室的首席化学家、助理教授 Roger
Gabrielsson
合作开发了一种新型离子泵材料,它能运输和传递功能非常强大的植物信息化合物,例如植物生长素。


林雪平大学有机电子实验室有机生物电子研究的领头人、副教授 Daniel Simon 说:


“差不多10年之前,我们就开始考虑将我们的离子泵应用于为植物输送药物的设备。几年之后,我们和Markus Grebe 教授以及于默奥大学植物科学中心的同事们合作,最终发现离子泵对于植物生物学家来说,非常有用。”

关键技术

对于这项创新的关键技术,科研人员向公众公开的内容并不多,有兴趣深入了解的朋友可以参考研究团队的论文资料。


  • 植物选定


首先的关键点,是这项研究的植物对象。Poxson 博士和于默奥大学植物科学中心的的生物学家进行紧密的研究合作,向一种称为拟南芥的植物根部传输植物生长素。这种生物对于植物学家来说,意义就像果蝇对于动物研究的科学家一样:一种主要的模范生物。


(图片来源于: 林雪平大学有机电子实验室)


  • 荧光蛋白

对于观察手段方面,Poxson 博士和论文合著者Michal Karady 博士利用了荧光蛋白,它们在植物生长素出现的情况下,荧光强度会发生改变,从而可以追踪内部植物生长素的反应。


  • 电子控制


研究结果显示:通过电子控制的方式,能够控制被植物根部吸收的植物生长素。他们观察到内部植物生长素反应,以及根部的生长率,受到传递植物生长素的离子泵控制。


  • 跨学科研究


这项技术能够取得成功,还有一个重要原因,就是多个研究领域和学科的科学家们,组成跨学科的研究团队,这里主要是植物学和电子学。多科学融合和跨学科研究,也是John之前介绍的很多前沿创新科技中一项共同特点。

创新价值

(图片来源于: 林雪平大学有机电子实验室)

对于这项技术的创新价值,我们还是先听听专家们怎么评论吧。


Markus Grebe 说:


“在多学科的共同努力下,我们达到了具有突破性意义的科学进展。来自瑞典林雪平大学和于默奥大学植物科学中心几个研究小组都参与了这项研究。这种泵将很有可能让我们能够通过电子控制的方式,为植物局部应用生长素和其它的激素。这项帮助我们研究这些激素在植物生长、组织和细胞开发方面的作用。”

Daniel Simon 说:


“这些新型DendrolyteTM材料,也为未来应用于多个领域的离子泵奠定了基础。例如用于更大的芳香族化合物例如植物激素,或者甚至药物。”


有机电子实验室的负责人 Magnus Berggren 教授说:


”这是一项十分重要的进展:我们现在知道不仅可以在植物中使用离子泵,而且可以调节它们的生理和生长机能。“

所以,从上述专家评论来看,这项研究不仅促进了植物本身生理机制的研究,而且也进一步促进了电子学和植物学研究的融合,为未来生物学、医学、电子学的发展带来了新希望。

参考资料


【1】https://liu.se/en/article/elektronik-styr-plantans-tillvaxt-

【2】David J. Poxson el al., “Regulating plant physiology with organic electronics,” PNAS (2017). www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1617758114


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