植物中的叶绿体是进行光合作用的主要细胞器，但叶绿体只能吸收太阳光中的可见光部分，也就是说太阳辐射能仅有50%可以被利用。
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但如果将叶绿体从植物中提取出来，却很少有人知道如何使它们长期稳定地进行光合作用。因为它们极易分解，这主要是由光和活性氧诱导的光合蛋白的损伤引起的。
最近，麻省理工学院的MichaelS.Strano教授领导的研究团队，利用脂交换膜渗透方法（lipidexchangeenvelopepenetration，LEEP），将涂有DNA和壳聚糖的高电荷单壁碳纳米管（CNTs）和氧化铈纳米颗粒（nanoceria）整合到植物的叶绿体中，这种自组装的CNTs可以自发渗透至叶绿体周围的脂质疏水膜内，成为植物细胞中的一部分，并且可以长时间稳定地增强光合作用。
涂有DNA的碳纳米管（上图）插入活体植物的叶绿体中（中图）以增强光合作用。具有碳纳米管的叶子（橙色）用单粒子显微镜观测近红外荧光（下图）。
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研究发现，这种方法可以增强与植物光合作用相关的电子流——在提取出来的叶绿体中增强49%，在活体植物中可以增强30%，这主要是由于碳纳米管能增大植物的光捕获能力；而掺入的氧化铈纳米颗粒则可大大降低叶绿体中过氧化物和其它活性氧族（reactiveoxygenspecies，ROS）的浓度，从而避免叶绿体遭受破坏。
这种方法可用于新兴纳米仿生材料的生产，以增加光合作用活性。研究人员还发现，单壁碳纳米管可以监测一氧化氮的近红外荧光光谱，这也表明植物有希望被用做光子化学传感器。
这一研究成果发表在《NatureMaterials》上。