Influencia de las dispersiones de nanotubos de carbono multipared (NTCMP) y carbono activado (C.A.) en la difusión de agua en el proceso de germinación de las semillas de maíz dulce

Abstract

Recent work has demonstrated the efficacy of carbon nanotubes (CNT) for plant growth especially during the early stages (< 7 days) of development. Pristine CNTs (p-CNTs) apparently show the greatest relative effect (Villagarcia et al, 2012; Khodakouskaya et al, 2009; Tiwari et al, 2014). Improved water transport to the seed has been suggested as the driver of the growth mechanism (ibid.). The importance of water relations to the plant is paramount in the stages of imbibition and germination. In this work we examine the sensitivity of the < 7-day old seedling to growth in the presence of factory-synthesized, quality-controlled multi-walled p-CNTs (p-MWCNTs) of two grades of purity 95% and 99% and the influence (including the synergy) of the physicochemical properties of the substrate (agarose and bactoagar), such as the density, property of water channeling and the nutrient content. We examine the imbibition stage separately, using 4 types of carbon allotropes of different properties and morphologies, 95% and 99% p-MWCNTs, 97% carboxylic acid functionalized MWCNT (ca-MWCNT) and > 99% activated carbon (AC), dispersed in de-ionized (DI) water. A simple method of infrared thermography (IRT) was developed to observe seed water content and concomitantly, seed surface modification, non-destructively. Infrared Thermography and analysis: IRT was performed with a previously calibrated 7.5-14um IR camera Testo® 870-2 such that the background emissivity of the sample stage was fixed as 0.97. The colored digital image was converted to grey scale by Mathematica 8.0, a central representative rectangular area of the seed’s image chosen and the grey

El estudio del efecto de la interacción de los nanotubos de carbono (NTC) en plantas es relativamente reciente. Los primeros antecedentes de estas investigaciones nacen a principios del siglo XXI cuando, en 2009, la Dra. Mariya Khodakouskaya, reportó que los nanotubos de carbono multipared (NTCMP), son capaces de penetrar la testa de la semilla de jitomate y mejorar sustancialmente los índices de su crecimiento vegetal. A partir de los resultados de dicha investigación, se han formulado un gran número de estudios respecto a la interacción de los NTCMP con plantas celulares, incluyendo los realizados por el grupo liderado por la Dra. Nabanita Dasgupta Schubert, de la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo (Tiwari, 2013). En dichos estudios se ha demostrado que el aumento del crecimiento de las plantas por la interacción con NTCMP depende de varios factores, tales como el tipo de NTCMP (es decir, si es prístino, o bien, si está funcionalizado), su concentración en el medio y su pureza, principalmente; sin embargo, nuestros estudios buscan considerar otras variables que pudieran afectar la interacción de la planta con los NTCMP, tales como la incidencia de la luz o la variación de la temperatura. Por medio de los estudios mencionados, se sabe que, a bajas concentraciones, los NTCMP benefician la germinación de las plantas; sin embargo, a concentraciones mayores, éstas se contaminan, volviéndose tóxicas y perjudiciales para sí mismas. Incluso si llegaran a sobrevivir, serían mortales para el consumo de animales y humanos. Se sabe que los NTCMP prístinos y altamente puros producen un mayor impacto en el crecimiento de plantas y que pueden entrar a los tejidos de las mismas a través de sus raíces, pero existen dudas de que puedan penetrar la corteza de las semillas en la fase de germinación.