Το «μηχανικό ζωντανό υλικό» υπόσχεται ως φίλτρο νερού
Η απολύμανση του νερού είναι μια προσπάθεια τόσο ζωτικής σημασίας όσο ποτέ άλλοτε, καθώς τα ζητήματα ρύπανσης συνεχίζουν να πλημμυρίζουν τον πλανήτη. Γνωρίζοντας αυτό, οι ερευνητές στο Πανεπιστήμιο της
Καλιφόρνια
στο Σαν Ντιέγκο μόλις δημιούργησαν το πιο πρόσφατο εργαλείο που καθηλώνει το μυαλό για να βοηθήσει σε μελλοντικά έργα καθαρισμού: ένα τρισδιάστατο εκτυπωμένο «μηχανικό ζωντανό υλικό» από πολυμερή φυκιών και γενετικά τροποποιημένα
βακτήρια
που διασπά τους οργανικούς ρύπους στο νερό.
Όπως περιγράφεται αναλυτικά μέσω νέας εργασίας που δημοσιεύτηκε στο
Επικοινωνίες για τη φύση
, η αξιοσημείωτη δημιουργία προέρχεται από μια ομάδα που εργάζεται στο Κέντρο Επιστήμης και Μηχανικής Έρευνας Υλικών του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια του Σαν Ντιέγκο (MRSEC). Σύμφωνα με την
ανακοίνωση του έργου
, η ομάδα ενυδάτωσε αρχικά ένα πολυμερές που προέρχεται από φύκια, γνωστό ως αλγινικό. Εν τω μεταξύ, οι ερευνητές κατασκεύασαν γενετικά ένα υδατογενή, φωτοσυνθετικά βακτήρια που ονομάζονται κυανοβακτήρια για να παράγουν λακκάση, ένα ένζυμο ικανό να εξουδετερώνει οργανικούς ρύπους όπως αντιβιοτικά, βαφές, φαρμακευτικά φάρμακα και BPA. Τα συστατικά στη συνέχεια συνδυάστηκαν και περνούσαν μέσω ενός τρισδιάστατου εκτυπωτή για να παραχθεί ένα σχέδιο σαν πλέγμα του οποίου η αναλογία επιφάνειας προς όγκο επέτρεψε στα βακτήρια τη βέλτιστη πρόσβαση στο φως, τα αέρια και τα θρεπτικά συστατικά.
[Related: The US might finally regulate toxic ‘forever chemicals’ in drinking
water
.]
«Αυτή η συνεργασία μας επέτρεψε να εφαρμόσουμε τις γνώσεις μας για τη γενετική και τη φυσιολογία των κυανοβακτηρίων για να δημιουργήσουμε ένα ζωντανό υλικό», μέλος της Σχολής Βιολογικών Επιστημών Σούζαν Γκόλντεν
είπε σε δήλωση
. «Τώρα μπορούμε να σκεφτούμε δημιουργικά τη μηχανική των νέων λειτουργιών στα κυανοβακτήρια για να φτιάξουμε πιο χρήσιμα
προϊόντα
».
Για να δοκιμάσουν τη δημιουργία τους, οι μηχανικοί εισήγαγαν τον απολυμαντικό τους σε νερό μολυσμένο από καρμίνη indigo, μια μπλε βαφή που χρησιμοποιείται συχνά στην κατασκευή υφασμάτων τζιν. Το ζωντανό εργαλείο της ομάδας που μοιάζει με πλέγμα κατάφερε να αποχρωματίσει με ασφάλεια και αποτελεσματικά το υδάτινο διάλυμα κατά τη διάρκεια πολλών ημερών.
Ωστόσο, αυτό εξακολουθεί να αφήνει το μείγμα αλγινικού-κυανοβακτηρίου μέσα στο νερό. Η αντικατάσταση ενός ξένου ρύπου με ξένα, συντιθέμενα βακτήρια δεν λύνει απαραίτητα το μεγαλύτερο πρόβλημα της μόλυνσης. Για να το λύσει αυτό, η ομάδα του UC San Diego δημιούργησε περαιτέρω την εκδοχή των κυανοβακτηρίων για να ανταποκρίνεται δυσμενώς στη θεοφυλλίνη, ένα μόριο παρόμοιο με την καφεΐνη που βρίσκεται σε πολλά τσάγια και σοκολάτες. Κάθε φορά που η ουσία απολύμανσης έρχεται σε
επα
φή με το μόριο, τα βακτήρια παράγουν στη συνέχεια μια συγκεκριμένη πρωτεΐνη για να διασπαστεί και να καταστρέψει τα δικά τους κύτταρα, με αποτέλεσμα να απαλλαγούμε από την ουσία.
«Το ζωντανό υλικό μπορεί να δράσει στον ρύπο που μας ενδιαφέρει και μετά μπορεί να προστεθεί ένα μικρό μόριο για να σκοτώσει τον [cyanobacteria]», Jon Pokorski, καθηγητής νανομηχανικής και έρευνας, συνεπικεφαλής,
είπε στην ανακοίνωση
. «Με αυτόν τον τρόπο, μπορούμε να απαλύνουμε τυχόν ανησυχίες σχετικά με την ύπαρξη γενετικά τροποποιημένων βακτηρίων στο περιβάλλον».
Όσο χρήσιμο κι αν αυτό το ζωντανό φίλτρο θα μπορούσε να είναι ήδη σε έργα απολύμανσης, η ομάδα ελπίζει να προχωρήσει τελικά την ουσία τους ένα βήμα παραπέρα σχεδιάζοντάς την έτσι ώστε να αυτοκαταστρέφεται χωρίς την ανάγκη πρόσθετων εξωτερικών χημικών.
«Στόχος μας είναι να φτιάξουμε υλικά που ανταποκρίνονται σε ερεθίσματα που υπάρχουν ήδη στο περιβάλλον», εξήγησε ο Ποκόρσκι.
