Lignin, Dünya üzerinde en bol bulunan aromatik polimerlerden biridir ve uzun zamandır umut verici bir biyokütle kaynağı olarak tanınmaktadır. Ancak karmaşık ve heterojen yapısı ve bozulmaya karşı direnci nedeniyle kullanımı büyük ölçüde enerji amaçlı yakma ile sınırlı kalmıştır.
Araştırmacılar, ligninin tüm potansiyelini açığa çıkarmak için, kromoforların etrafındaki yerel ortamı manipüle ederek lüminesans yoğunluğunu ve emisyon dalga boyunu kontrol etmeyi hedefleyerek ligninin optik özelliklerine odaklandılar.
Araştırmacılar, kavak ağaçlarını, lignin biyosentezinde bir ara ürün olan feruloil-CoA’yı mükemmel parlak özelliklere sahip bir kumarin türevi olan skopoletine dönüştüren Feruloil-CoA 6′-hidroksilaz (F6’H1) enzimini aşırı eksprese edecek şekilde genetik olarak tasarladılar.
Çalışma dergide yayınlandı Bitki Biyoteknolojisi Dergisi.
Tasarlanmış lignin, düşük polariteli çözücülerde bile net bir parlaklık korudu; bu, lignin molekülü içindeki skopoletinin düzgün dağılımını gösterir. Ayrıca, lignin polimer matrislerine gömüldüğünde lüminesansın korunmuş olması ve yoğunluğunun solvent ve polimer etkileşimlerine bağlı olarak değişmesi, malzeme tasarımının önemini vurgulamaktadır.
Ek olarak lignin, alkali koşullar altında yoğunluğu artan ve asidik koşullar altında azalan pH’a duyarlı floresans sergiledi. UV ışınlaması üzerine skopoletinin geri dönüşümlü foto-dimerizasyonu da gözlemlendi ve lignine ilk kez ışığa duyarlı özellikler kazandırıldı.
Bu özellikler, şekil hafızalı polimerler, fotoğrafla değiştirilebilir jeller, floresan etiketler ve 3D baskı malzemeleri gibi uyaranlara duyarlı malzemelerde potansiyel uygulamaları önerir.
Bu öncü çalışma, yeterince kullanılmayan biyokütleyi moleküler tasarım ve genetik mühendisliği yoluyla yüksek performanslı optik malzemelere dönüştürmenin fizibilitesini göstermektedir.
Çevre dostu, sürdürülebilir foto-fonksiyonel malzemelerin geliştirilmesine yönelik önemli bir adımı temsil ediyor ve malzeme bilimi, çevre teknolojisi ve biyoteknolojide gelecekteki yenilikler için umut verici beklentiler sunuyor.
