Органічні полімерні дроти перетворили рослину на електронний пристрій.
Живий організм, у якого його власні тканини з клітин доповнені штучними матеріалами, який наполовину складається з дротів і мікросхем - звичайний персонаж фантастичних фільмів і книг. І, незважаючи на успіхи в створенні протезів, незважаючи на успіхи нейробіологів, які намагаються налагодити контакт між електронікою і мозком, все-таки здається, що такі біонічні істоти, якщо і виникнуть, то в дуже віддаленому майбутньому. Проте, як повідомляють дослідники з Університету Лінчепінга Магнус Берггрен (Magnus Berggren) і його колеги, їм вдалося виростити розу-кіборга, у якої можна за допомогою електричного сигналу змінювати колір листя.
Вихідна ідея, що виникла в лабораторії Берггрена майже 15 років тому, полягала в тому, щоб «підслухати» біохімічні процеси, що відбуваються в рослині, і, по можливості, навчитися управляти ними. Тут, звичайно, можна згадати про генну інженерію, яка дозволяє втручатися в генетичну програму організму, включати або вимикати ті чи інші гени, домагаючись потрібного фізіологічного ефекту в потрібний час. Успіхи генної інженерії важко переоцінити, і особливо великі вони якраз з рослинами, з якими простіше працювати і чий геном витримує досить сильні струски. Однак у Швеції перспективи у генетично модифікованих рослин - якщо говорити про їх практичне застосування в сільському господарстві - набагато більш скромні, ніж, наприклад, у США. Так що дослідники задумалися про те, що може стати альтернативою генноінженерним методам, і в результаті вирішили створити не генномодифіковану, а електронну рослину.
Завдання полягало в тому, щоб забезпечити рослинний організм проводами, так би мовити, без операції, щоб вони формувалися самі прямо на місці. Для цього слід було знайти такий полімер, який був би, по-перше, біосумісний, по-друге, розчинявся б у воді, по-третє, дозволяв би реєструвати те, що відбувається всередині рослини, і посилати сигнали всередину нього. З розчину молекули-мономери піднімалися б по рослинних судинах і полімеризовувалися в них, формуючи ті самі дроти, які пронизували б всю рослину, від коренів до листя. Було перепробовано більше дванадцяти органічних речовин, проте все закінчувалося або закупоркою кореневої системи, або ж молекули, потрапивши в троянду, не збиралися в провідні структури. Зрештою, автори роботи зупинилися на PEDOT-S:H, розчинним у воді органічної сполуки, яку використовують у електроніці, що друкується.
Піднімаючись за судинною системою рослини, молекули PEDOT-S:H втрачали атом водню, і за рахунок звільненого атома сірки формували полімерні ланцюжки довжиною 10 см. За допомогою золотих електродів, під'єднаних до троянди, вдалося показати, що рослина працює як транзистор, і що його робочі характеристики цілком порівняні з тими, які демонструє простий транзистор, зібраний тільки з молекул полімера. В іншому досвіді за допомогою вакуумної установки розчином PEDOT з целюлозними нановолокнами просочували листя живого, несрізаного троянда - в результаті дослідники змогли змінювати колір листя (не пелюсток!) в синьо-зеленому діапазоні, подаючи струм різного напруження. (Варто ще підкреслити, що тут органічна електроніка формувалася не від коренів через стебель, а прямо в аркуші.) Результати експериментів опубліковані в Science Advances.Самі
конструктори «троянди-кіборга» вважають, що їх експерименти послужать основою для подальших досліджень, і що в перспективі за допомогою подібних органічних проводів можна буде регулювати гормональний фон в сільськогосподарських культурах, стимулюючи зростання, плодовитість і т. д. Звичайно, можна задатися питанням, як така операція позначається на самій рослині, і чи не загине вона раніше терміну через присутність в собі органічної електроніки.
Однак, за словами Магнуса Берггрена, піддослідні рослини, з якими ставили досліди щодо зміни кольору листя, все ще живі, і листя поки ще при них. І все ж не можна скидати з рахунку думку скептиків, які вважають, що перед нами «всього лише» видатний твір мистецтва, що не має практичних перспектив, і, так чи інакше, таким електронним рослинам ще належить довести свої переваги перед генетично модифікованими.