Представьте освещение, которое не потребляет электричество, не выделяет тепло и даже очищает воздух от углекислого газа. Учёные из Университета Колорадо в Боулдере сделали шаг к такому будущему. Они придумали, как «приручить» естественное свечение морских водорослей Pyrocystis lunula и заставить их светиться долго и стабильно — без постоянного механического воздействия.
В природе эти одноклеточные организмы вспыхивают только на доли секунды, когда их тревожат волны или корпус корабля. Команда под руководством профессора Уила Србара (Wil Srubar) нашла химический «переключатель», который превращает короткие вспышки в устойчивое голубое сияние продолжительностью до 25 минут.
Как работает химический свет
Учёные изменили кислотность среды вокруг водорослей — достаточно добавить слабокислый раствор, похожий по pH на томатный сок. Это запускает внутренние химические реакции, и свечение поддерживается долгое время. Чтобы превратить живые клетки в удобный материал, их поместили в биосовместимый гидрогель и напечатали на 3D-принтере сложные светящиеся структуры.
После печати водоросли отлично себя чувствуют: они остаются живыми и активными несколько недель. Даже через месяц после обработки кислотным стимулятором яркость сохраняется на уровне 75 % от первоначальной. Джулия Брачи (Giulia Brachi), первый автор исследования, признаётся: «Это был очень волнующий момент, когда мы наконец нашли правильный химический триггер и смогли удерживать свет включённым надолго. Мы впервые научились поддерживать люминесценцию».
Водоросли питаются солнечным светом, морской водой и углекислым газом. Получается полностью углерод-отрицательный источник света: он не только не загрязняет планету, но ещё и помогает бороться с изменением климата.
Будущие применения живого освещения
Учёные уже видят, где может пригодиться технология. Автономные подводные роботы смогут использовать «живую кожу», которая светится и помогает ориентироваться в темноте без тяжёлых батарей. Такие материалы могут работать и как биодатчики: водоросли будут ярче или тусклее реагировать на присутствие токсинов, предупреждая об опасности в воде. А в перспективе — экологичное освещение зданий, декоративные светящиеся объекты и даже медицинские импланты.
«Этот проект был идеей-мечтой, — говорит Уил Србар. — Мне было интересно, сможем ли мы создать мир, где вместо электричества свет будет производить сама биология. Наше открытие открывает дорогу к созданию других живых световых материалов и устройств».
Исследование опубликовано в журнале Science Advances.
