Các nhà văn khoa học0 viễn tưởng từ lâu đã hình dung ra các giống thực vật lai giữa máy móc – con người, mang sức mạnh phi thường. Tuy nhiên, “siêu thực vật” với vật liệu nano tích hợp có thể gần với thực tế hơn nhiều so với cyborg.

Ngày nay, các nhà khoa học đã báo cáo rằng, họ đã tạo ra vật liệu nano gọi là khung kim loại hữu cơ (MOF) và ứng dụng MOF làm lớp phủ trên thực vật từ đó thực vật có thể có thể tăng cường khả năng thực hiện các chức năng mới hữu ích, chẳng hạn như cảm biến hóa chất hoặc thu ánh sáng hiệu quả hơn. Các kết quả nghiên cứu của họ đã được trình bày tại Hội nghị & Triển lãm quốc gia Mùa xuân 2019 của Hiệp hội Hóa học Hoa Kỳ (ACS).
Tiến sĩ Joseph Richardson, nhà nghiên cứu chính của dự án cho biết, con người đã đưa các vật liệu lạ vào các loài thực vật suốt hàng ngàn năm qua.

 
“Một ví dụ về điều này là nhuộm hoa. Bạn sẽ nhúng một cành hoa đã cắt vào một số thuốc nhuộm, và thuốc nhuộm sẽ được đưa lên qua thân cây và thâm nhập vào các cánh hoa, và sau đó bạn sẽ thấy những màu sắc tuyệt đẹp này”, ông nói.

 
Do mạng lưới mạch máu rộng khắp của chúng, thực vật dễ dàng hấp thụ nước và các phân tử hòa tan trong chất lỏng. Tuy nhiên, khó khăn hơn để các vật liệu lớn hơn và các hạt nano như MOF xâm nhập vào rễ. Vì vậy, Richardson và các đồng nghiệp tại Đại học Melbourne (Úc) đã tự hỏi liệu họ có thể nuôi cây tiền chất MOF, mà thực vật sẽ hấp thụ và sau đó chuyển đổi thành vật liệu nano thành phẩm.
MOFs, bao gồm các ion hoặc cụm kim loại liên kết với các phân tử hữu cơ, hình thành nên các tinh thể xốp có thể thấm hút, lưu trữ và giải phóng các phân tử khác, giống như một miếng bọt biển. Các nhà hóa học đã tạo ra hàng ngàn MOF khác nhau cho đến nay, với các ứng dụng tiềm năng từ lưu trữ nhiên liệu hydro đến hấp thụ khí nhà kính đến cung cấp thuốc trong cơ thể. Việc thực vật được tạo ra từ một lượng nhỏ các hợp chất hữu ích này trong các mô của chính chúng có thể mang lại cho chúng những khả năng mới không có trong tự nhiên.
Để xem liệu thực vật có thể tạo ra MOF hay không, Richardson và đồng nghiệp đã thêm muối kim loại và các chất liên kết hữu cơ vào nước và sau đó đặt cành giâm hoặc cây còn nguyên vẹn vào dung dịch. Các “nhà máy” của cây sẽ vận chuyển tiền chất vào các mô của chúng, tại nơi hai loại tinh thể MOF huỳnh quang khác nhau phát triển. Trong một thí nghiệm chứng minh khái niệm, các mẩu sen tạo ra MOF đã phát hiện thấy nồng độ acetone nhỏ trong nước, như thể hiện ở chỗ có sự giảm huỳnh quang của vật liệu. Dựa trên những kết quả này, Richardson có kế hoạch tìm hiểu xem các giống lai MOF thực vật có thể cảm nhận được chất nổ hoặc các hóa chất dễ bay hơi khácm mang lại những hữu ích cho an ninh sân bay hay không.
Ngoài việc có được những thực vật tạo ra MOF, vật liệu hoàn thiện này có thể được sử dụng làm lớp phủ cho cây để giúp chúng chuyển đổi các tia cực tím có hại (UV) thành ánh sáng hữu ích hơn cho quá trình quang hợp. 
Các nhà nghiên cứu cũng bắt đầu tiến hành kiểm tra khả năng bảo vệ của vật liệu nanon này và các dữ liệu sơ bộ rất hứa hẹn. Nhóm nghiên cứu đã phủ các mẩu hoa cúc và lilyturf bằng MOF phát quang và sau đó cho cây tiếp xúc dưới ánh sáng UVC trong ba giờ. So với các đoạn không tráng phủ, những cây có MOF cho thấy ít héo và tẩy trắng hơn.

Hiện Richardson đang hợp tác với các nhà sinh học thực vật để nghiên cứu ảnh hưởng của MOF đối với sự phát triển của thực vật. Cho đến nay, họ không nhận thấy bất kỳ độc tính nào của vật liệu nano. Các nhà nghiên cứu cũng muốn khám phá liệu MOF có thực sự giúp cây phát triển tốt hơn hay không, điều này có thể dẫn đến các ứng dụng trong nông nghiệp.