Нов 3D-принтиран „жив материал“ може да пречиства вода

Премахването на замърсителите от водата е изключително важен и труден процес, за да се гарантира, че тя е напълно чиста от вредни замърсители.

През последните години бяха разработени и използвани няколко подхода и технологии за отстраняване на замърсяването на водата, включително филтриране, наноматериали и химическо третиране, за да споменем само някои от тях.

Сега изследователи от Калифорнийския университет в Сан Диего са разработили нов екологичен метод за отстраняване на химически замърсители от водните басейни.

Те са създали ново 3D-принтирано вещество, наречено „инженерен жив материал“.

Повече за новият материал

Новият материал е съставен от полимер на основата на морски водорасли, комбиниран с генетично модифицирани бактерии.

„Иновативното е съчетаването на полимерен материал с биологична система, за да се създаде жив материал, който може да функционира и да реагира на стимули по начин, по който обикновените синтетични материали не могат.“

казва Джон Покорски, професор по наноинженерство в университета, участник в разработката на материала

„Живият материал“ е направен с помощта на алгинат – естествен полимер, извлечен от морските водорасли. Впоследствие той е хидратиран, в резултат на което се образува гел-разтвор. След тази стъпка гелът е комбиниран с инженерно създадени цианобактерии – фотосинтезиращи бактерии, които виреят във водна среда.

Накрая тази внимателно изработена смес е подадена към 3D принтер, за да се създаде новият материал.

След провеждането на серия от строги тестове на различни 3D-принтирани геометрии за техния жив материал, екипът се спира на структура, наподобяваща мрежа. Тази структура се оказала най-ефективна за оцеляването на цианобактериите.

Тази специфична структура целенасочено разполага по-голямата част от цианобактериите към повърхността на материала, като улеснява достъпа им до хранителни вещества, газове и светлина. В резултат на това те ще продължат да се развиват в материала до пълното приключване на процеса на почистване.

Саморазрушаващи се бактерии

По-специално, тази генетично редактирана бактерия позволява производството на обезвреждащ ензим, известен като лакасе.

Производството на този ензим ефективно „трансформира различни органични замърсители в доброкачествени молекули“ в материала.

Предишни проучвания са показали ефикасността на лаказата да неутрализира широк спектър от органични замърсители, включително бисфенол А (BPA), антибиотици, фармацевтични лекарства и оцветители.

Екипът провежда серия от тестове, за да демонстрира използването на този новосъздаден химически почистващ материал.

Експериментът показа, че материалът може да обезцвети воден разтвор, замърсен със синьо багрило (индиго кармин), което обикновено се използва в текстилната промишленост за производство на дънкови облекла.

Друг важен аспект на тази модифицирана бактерия е способността ѝ да се „самоунищожава“, след като приключи задачата си по пречистване.

Това е постигнато, като генетично модифицираните бактерии реагират на молекула, известна като теофилин. Наличието на тези молекули задейства бактериите да произвеждат протеин, който в крайна сметка започва да унищожава клетките им.

Материалът е описан подробно в списание Nature Communications.