Een ionenpomp voor medicijnafgifte die is gemaakt van organische elektronische componenten, werkt ook in planten. Onderzoekers van het Laboratorium voor Organische Elektronica aan de Universiteit van Linköping en van het Umeå Plant Science Center hebben een dergelijke ionenpomp gebruikt om de wortelgroei van een kleine bloeiende plant te regelen, de zandraket ( Arabidopsis thaliana ).

In het voorjaar van 2015 onderzoekers van het Laboratorium voor Organische Elektronica aan de Universiteit van Linköping presenteerden een microgefabriceerde ionenpomp met het vermogen om de juiste dosis van een natuurlijk voorkomend pijnstillend middel precies daar te pompen waar het nodig was. Dit was een eerste stap naar een effectieve behandeling van aandoeningen als chronische pijn. In de herfst van hetzelfde jaar, de onderzoekers presenteerden resultaten die lieten zien hoe ze rozen een in water oplosbaar geleidend polymeer hadden laten absorberen, waardoor ze een volledig operationele transistor in de rozensteel kunnen creëren. De term "flower power" kreeg plotseling een geheel nieuwe betekenis.

"Ongeveer 10 jaar geleden, we begonnen te overwegen om onze ionenpomp-medicijnafgifteapparaten op planten toe te passen. Het was pas enkele jaren later dat we samenwerkten met professor Markus Grebe en collega's van het Umeå Plant Science Center en uiteindelijk ontdekten dat de ionenpomp van groot nut zou kunnen zijn voor plantbiologen, zegt Daniël Simon, Universitair hoofddocent en hoofd van het onderzoeksgebied organische bio-elektronica in het Laboratorium voor Organische Elektronica, Universiteit van Linköping.

assistent-professor David Poxson, Laboratorium voor organische elektronica, samen met de hoofdchemicus van de groep, assistent-professor Roger Gabrielsson, om nieuwe ionenpompmaterialen te ontwikkelen die in staat zijn om krachtige signaalstoffen voor planten, zoals het hormoon auxine, te transporteren en af ​​te leveren.

Dr. Poxson werkte vervolgens nauw samen met biologen van het Umeå Plant Science Center om de zeer opgeloste afgifte van auxine aan de wortels van levende zandraket te onderzoeken, Arabidopsis thaliana . Deze plant is voor plantenbiologen wat de fruitvlieg Drosophila is voor onderzoekers die zich bezighouden met dierproeven:een belangrijk modelorganisme.

Het resultaat:elektronisch gecontroleerde gradiënten van plantenhormoon werden door de wortels opgenomen. Dr. Poxson en co-auteur Dr. Michal Karady volgden de interne auxinerespons met behulp van fluorescerende reportereiwitten die hun fluorescentie-intensiteit veranderen in aanwezigheid van auxine. Ze merkten op dat de interne auxinerespons en zelfs de groeisnelheid van de wortels gecontroleerd konden worden door de afgifte van auxine door de ionenpomp.

"Door onze multidisciplinaire inspanning hebben we een baanbrekende stap gezet voor plantenonderzoek", zegt Markus Grebe. "Verschillende onderzoeksgroepen van het Umeå Plant Science Center en de Universiteit van Linköping zijn hierbij betrokken geweest. De pomp zal ons waarschijnlijk in staat stellen om lokaal niet alleen auxine, maar ook een verscheidenheid aan andere hormonen op een elektronisch gecontroleerde manier toe te passen op planten. Dit zal ons helpen om de impact van deze hormonen op de groei en ontwikkeling van planten bij weefsel- en cellulaire resolutie."

"Deze nieuwe DendrolyteTM-materialen maken ook de weg vrij voor toekomstige ionenpompmogelijkheden op verschillende gebieden, bijvoorbeeld levering van grotere aromatische verbindingen zoals plantenhormonen of zelfs bepaalde geneesmiddelen, ' zegt Daniël Simon.

De resultaten zijn nu gepubliceerd in het prestigieuze wetenschappelijke tijdschrift Proceedings van de National Academy of Sciences van de Verenigde Staten van Amerika ( PNAS ).

"Dit is een belangrijke stap vooruit:we weten nu niet alleen dat we de ionenpomp in planten kunnen gebruiken, maar ook dat we hun fysiologie en groei kunnen reguleren, " zegt professor Magnus Berggren, hoofd van het Laboratorium voor Organische Elektronica.