„Inženýrský živý materiál“ je slibný jako vodní filtr

Dekontaminace vody je stejně životně důležitá jako vždy, protože problémy se znečištěním nadále zaplavují planetu. Vědci z Kalifornské univerzity v San Diegu právě vytvořili nejnovější nástroj na ohýbání mysli, který pomůže v budoucích úklidových projektech: 3D tištěný „umělý živý materiál“ vyrobený z polymerů mořských řas a geneticky upravených bakterií, které rozkládají organické znečišťující látky. ve vodě.

Jak je podrobně uvedeno v novém článku publikovaném v Příroda komunikace, pozoruhodný výtvor pochází s laskavým svolením týmu pracujícího v rámci Centra pro výzkum materiálů a inženýrství (MRSEC) University of California San Diego. Podle oznámení projektu tým nejprve hydratoval polymer odvozený z mořských řas známý jako alginát. Mezitím výzkumníci genetickým inženýrstvím vytvořili vodní fotosyntetické bakterie zvané cyanobakterie, aby produkovaly lakázu, enzym schopný neutralizovat organické znečišťující látky, jako jsou antibiotika, barviva, farmaceutické léky a BPA. Ingredience byly poté zkombinovány a protlačeny 3D tiskárnou za vzniku mřížkového designu, jehož poměr povrchové plochy k objemu umožnil bakteriím optimální přístup ke světlu, plynům a živinám.

[Related: The US might finally regulate toxic ‘forever chemicals’ in drinking water.]

„Tato spolupráce nám umožnila uplatnit naše znalosti genetiky a fyziologie sinic k vytvoření živého materiálu,“ uvedla v prohlášení členka fakulty biologických věd Susan Goldenová. „Nyní můžeme kreativně přemýšlet o inženýrství nových funkcí do sinic, abychom mohli vyrábět užitečnější produkty.“

Aby svůj výtvor otestovali, zavedli inženýři svůj dekontaminátor do vody znečištěné indigokarmínem, modrým barvivem často používaným při výrobě džínových textilií. Týmový živý nástroj podobný mřížce dokázal bezpečně a efektivně odbarvit vodní roztok v průběhu několika dní.

To však stále ponechává směs alginátu a sinic ve vodě. Nahrazení jedné cizí znečišťující látky cizími, syntetizovanými bakteriemi nutně nevyřeší větší problém kontaminace. Aby to vyřešil, tým UC San Diego dále zkonstruoval svou verzi sinic tak, aby nepříznivě reagovala na teofylin, molekulu podobnou kofeinu, která se nachází v mnoha čajích a čokoládách. Kdykoli se dekontaminační látka dostane do kontaktu s molekulou, bakterie následně produkuje specifický protein, aby rozložila a zničila své vlastní buňky, čímž se látky zbaví.

„Živý materiál může působit na znečišťující látku, která nás zajímá, a poté lze přidat malou molekulu, která ji zabije.“ [cyanobacteria]“, uvedl v oznámení Jon Pokorski, profesor nanoinženýrství a spoluvedoucí výzkumu. „Tímto způsobem můžeme zmírnit jakékoli obavy z geneticky modifikovaných bakterií přetrvávajících v životním prostředí.“

Jakkoli už tento živý pilník může být užitečný v dekontaminačních projektech, tým doufá, že nakonec svou látku posune o krok dále tím, že ji navrhne tak, aby se sama zničila bez potřeby dalších vnějších chemikálií.

„Naším cílem je vyrábět materiály, které reagují na podněty, které jsou již přítomné v životním prostředí,“ vysvětlil Pokorski.