Wetenschappers hebben koolstofnanobuisjes in spinaziebladeren gestopt en nu kan het lievelingskostje van Popeye opeens explosieven detecteren!

En dat niet alleen. Wanneer de spinazie explosieven detecteert, kan de plant tevens een waarschuwing afgeven.

Planten zijn scheikundigen
Het lijkt misschien een beetje gek: een plant explosieven op laten sporen. Maar het is niet zo vergezocht als je zou denken. Planten zijn er zelfs uitermate geschikt voor, omdat ze van zichzelf al veel informatie uit hun omgeving verzamelen. “Planten zijn heel goede analytische scheikundigen,” stelt onderzoeker Michael Strano. “Ze hebben een uitgebreid netwerk van wortels, bemonsteren continu het grondwater en transporteren het water zelf hun bladeren in.”

Koolstofnanobuisjes
Dat is allemaal indrukwekkend. Maar een plant is van zichzelf nog niet in staat om explosieven te detecteren. Hoe hebben de onderzoekers deze dan toch zover gekregen? Het lab van Straon ontwikkelde eerder al koolstofnanobuisjes die diverse moleculen – waaronder het explosieve TNT – konden detecteren. De nanobuisjes in kwestie worden omringd door een polymeer en als het te detecteren molecuul zich aan dat polymeer bindt, verandert de fluorescentie van het koolstofnanobuisje.

Het experiment
Voor het experiment met de spinazie namen de onderzoekers een aantal koolstofnanobuisjes die gevoelig waren voor de chemische, explosieve stoffen die onder meer in landmijnen zitten. Ze plaatsten de koolstofnanobuisjes in een laag van het blad waarin ook de fotosynthese plaatsvindt. Vervolgens lieten ze de spinazie grondwater opnemen waarin soms de explosieve moleculen zaten. Wanneer de plant het water opnam, duurde het ongeveer tien minuten voor het de bladeren – en dus de detector – bereikte. Wanneer er explosieve moleculen in het grondwater zaten, gaven de koolstofnanobuisjes in de bladeren een specifiek fluorescentiesignaal af dat met behulp van een infraroodcamera kon worden waargenomen. De camera koppelden de onderzoekers weer aan een kleine computer – vergelijkbaar met een smartphone – die zodra het fluorescentiesignaal werd opgepikt een mailtje naar de onderzoekers stuurde. “Dit laat zien hoe we de communicatiebarri√®re die er tussen planten en mensen is, kunnen overkomen,” stelt Strano.

Zoveel mogelijkheden
Overigens zijn niet alleen spinazieplanten op deze manier in staat om explosieven op te sporen. In principe kan dit met behulp van elke plant, zo benadrukken de onderzoekers. Tevens is het mogelijk om planten ook allerlei andere stoffen op te laten sporen.

“Wanneer je door mensen gemaakte materialen in een levend organisme stopt, kun je planten dingen laten doen die planten normaal gesproken niet doen,” stelt professor Michale McAlpine (hij was niet bij het onderzoek van Strano betrokken). “Zodra je levende organismen zoals planten als biomaterialen gaat zien die gecombineerd kunnen worden met elektronische materialen dan is alles mogelijk.”