"Żywy materiał" oczyści nasze rzeki? Wydrukowano go w 3D
Naukowcy stworzyli nowy rodzaj materiału, który jest przyjazny dla środowiska i jednocześnie może usuwać zanieczyszczenia z wody. Co ciekawe, zawiera zmodyfikowane genetycznie bakterie i może być drukowany w drukarce 3D.
Specjaliści z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego opracowali "zmodyfikowany żywy materiał", który może być drukowany w drukarce 3D. Struktura wykonana jest ze specjalnego wodorostu i bazuje na ich połączeniu ze zmodyfikowanymi genetycznie bakteriami. Bakterie te produkują enzym, który przekształca zanieczyszczenia organiczne zawarte w wodzie w "łagodne cząstki".
Profesor Jon Pokorski z UC San Diego powiedział: "Innowacją jest połączenie materiału polimerowego z systemem biologicznym w celu stworzenia żywego materiału, który może funkcjonować i reagować na bodźce w sposób, którego nie potrafią zwykłe materiały syntetyczne".
Nowy materiał powstał dzięki współpracy inżynierów, biologów i materiałoznawców. Susan Golden z School of Biological Sciences dodaje: "Ta współpraca pozwoliła nam zastosować naszą wiedzę dotyczącą genetyki i fizjologii cyjanobakterii do stworzenia żywego materiału. Teraz możemy kreatywnie myśleć o inżynierii nowych funkcji w sinicach, aby uzyskać bardziej przydatne produkty".
Naukowcy, by stworzyć niezwykły materiał, wykorzystali alganian, który jest naturalnym polimerem pochodzącym z wodorostów. Po przetworzeniu substancja została przetestowana pod względem geometrii przy wykorzystaniu drukarki 3D. Okazało się, że struktura przypominająca siatkę była optymalna do utrzymania bakterii przy życiu.
Odpowiedni rozkład włókien zapewnia bakteriom dostęp do światła, składników odżywczych i wszelkiego rodzaju gazów. Ponadto wzrost powierzchni materiału powoduje wzrost skuteczności w filtrowaniu wody.
Naukowcy zmodyfikowali cyjanobakterie pod kątem wytwarzania lakazy, która jest enzymem odkażającym. Szczegółowe badania wykazały, że nowy materiał neutralizuje różnego rodzaju organiczne zanieczyszczenia, w tym bisfenol A (BPA), barwniki, antybiotyki, czy leki farmaceutyczne.
Warto również wspomnieć, że bakterie zostały zaprojektowane w taki sposób, aby samoczynnie się rozkładały w obecności teofiliny - jest to związek, który znajduje się w herbacie i czekoladzie.
"Można dodać [do "żywego materiału" - red.] małą cząsteczkę, aby zneutralizować cyjanobakterie. W ten sposób możemy rozwiać wszelkie obawy dotyczące utrzymywania się genetycznie zmodyfikowanych bakterii w środowisku" - powiedział Pokorski.
Dodał także: "Jesteśmy podekscytowani możliwościami, jakie może przynieść ta praca, i ekscytującymi nowymi materiałami, które możemy stworzyć. Tego rodzaju badania mogą zaowocować połączeniem sił badaczy posiadających interdyscyplinarną wiedzę z zakresu nauk o materiałach i biologii".
Wyniki badań zostały opublikowane w czasopiśmie naukowym Nature Communications.
