Исследователи полагают, специальный гидрогель сможет преобразовать химические загрязняющие вещества, образуемые текстильной промышленностью, в безвредные.
Загрязнение воды является растущей проблемой во всем мире. Исследования уже показали, что только химическая промышленность ежегодно сбрасывает в водоемы от 300 до 400 мегатонн промышленных отходов, пишет Inverse.
Чтобы решить эту проблему команда материаловедов из Калифорнийского университета в Сан-Диего сосредоточилась на разработке “живого материала”, способного преобразовывать химические загрязняющие вещества, образующиеся в текстильной промышленности, в безвредные. Команда отмечает, что загрязнение воды является экологической и гуманитарной проблемой, а потому ее решение важно не только для здоровья людей, но и планеты в целом.
У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!
В ходе исследования ученые создали “инженерный живой материал”, содержащий запрограммированные бактерии, встроенные в мягкий гидрогелевый материал. Основой нового материала является гидрогель — он мягкий и в основном состоит из воды, и натурального биоразлагаемого полимера на основе химических морских водорослей — альгината.
Команда отмечает, что именно альгинатный гидрогель обеспечивает надежную физическую поддержку бактериальным клеткам. Авторы исследования отмечают, что выбрали альгинат в качестве основы, так как он пористый и хорошо удерживает воду — это позволяет бактериальным клеткам получать питательные вещества из окружающей среды.
После того как ученые создали гидрогель, они внедрили в него фотосинтезирующие бактерии — цианобактерии. Этим бактериям все еще необходимо поглощать свет и углекислый газ для фотосинтеза, который поддерживает их жизнь. Новый гидрогель оказался достаточно пористым, чтобы сделать “живой материал” максимально эффективным.
В ходе исследования ученые генетически модифицировали бактериальную ДНК таким образом, чтобы клетки могли создавать специфический фермент — лактаза. Этот фермент вступает в химическую реакцию с загрязнителем, в результате чего превращает его в форму, которая больше не функциональна. Простыми словами, этот фермент делает загрязнитель нетоксичным.
Ученые проверили свой “живой материал”, поместив его в раствор, состоящий из промышленных загрязнителей красителей. Ученые обнаружили, что их средство способно вымыть весь цвет из массы красителя примерно за 10 дней. Отметим, что в эксперименте ученые использовали краситель, индигокармин, который является одним их самых распространенных загрязнителей промышленных сточных вод.
Далее ученые хотели убедиться, что их “живой материал” является безопасным для окружающей среды. Для этого они спроектировали бактерии таким образом, чтобы они производили блок, способный повредить клеточную мембрану бактерий. Генетическая схема была запрограммирована реагировать на безвредное химическое вещество под названием теофиллин, обычно встречающееся в кофеине, чае и шоколаде. В результате ученые обнаружили, что могут уничтожать бактериальные клетки по собственному желанию.
Авторы исследования надеются, что их “живой материал” в конечном итоге позволит решить проблему загрязнения воды на Земле.
Ранее Фокус писал о том, что ученые создали фильтр, удаляющий микропластик из воды.
