Очистити воду на Землі: створено "живий матеріал", що полює за забруднювачами

Забруднення води є проблемою, що зростає в усьому світі. Дослідження вже показали, що тільки хімічна промисловість щорічно скидає у водойми від 300 до 400 мегатонн промислових відходів, пише Inverse.

Щоб розв'язати цю проблему, команда матеріалознавців із Каліфорнійського університету в Сан-Дієго зосередилася на розробці "живого матеріалу", здатного перетворювати хімічні забруднювальні речовини, що утворюються в текстильній промисловості, на нешкідливі. Команда зазначає, що забруднення води є екологічною та гуманітарною проблемою, а тому її розв'язання є важливим не тільки для здоров'я людей, а й планети загалом.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Під час дослідження вчені створили "інженерний живий матеріал", що містить запрограмовані бактерії, вбудовані в м'який гідрогелевий матеріал. Основою нового матеріалу є гідрогель — він м'який і здебільшого складається з води, а також натурального полімеру, що біорозкладається, на основі хімічних морських водоростей — альгінату.

Команда зазначає, що саме альгінатний гідрогель забезпечує надійну фізичну підтримку бактеріальним клітинам. Автори дослідження зазначають, що обрали альгінат як основу, оскільки він пористий і добре утримує воду — це дає змогу бактеріальним клітинам отримувати поживні речовини з навколишнього середовища.

Після того, як учені створили гідрогель, вони впровадили в нього фотосинтезувальні бактерії — ціанобактерії. Цим бактеріям усе ще необхідно поглинати світло та вуглекислий газ для фотосинтезу, який підтримує їхнє життя. Новий гідрогель виявився досить пористим, щоб зробити "живий матеріал" максимально ефективним.

Під час дослідження вчені генетично модифікували бактеріальну ДНК так, щоб клітини могли створювати специфічний фермент — лактазу. Цей фермент вступає в хімічну реакцію із забруднювачем, унаслідок чого перетворює його на форму, яка більше не функціональна. Простими словами, цей фермент робить забруднювач нетоксичним.

Учені перевірили свій "живий матеріал", помістивши його в розчин, що складається з промислових забруднювачів барвників. Дослідники виявили, що їхній засіб здатний вимити весь колір із маси барвника приблизно за 10 днів. Зазначимо, що в експерименті вчені використовували барвник індигокармін, який є одним із найпоширеніших забруднювачів промислових стічних вод.

Далі вчені хотіли переконатися, що їхній "живий матеріал" є безпечним для навколишнього середовища. Для цього вони спроєктували бактерії так, щоб ті виробляли блок, здатний пошкодити клітинну мембрану бактерій. Генетична схема була запрограмована реагувати на нешкідливу хімічну речовину під назвою теофілін, яка зазвичай зустрічається в кофеїні, чаї та шоколаді. У результаті вчені виявили, що можуть знищувати бактеріальні клітини за власним бажанням.

Автори дослідження сподіваються, що їхній "живий матеріал" зрештою дасть змогу розв'язати проблему забруднення води на Землі.

Раніше Фокус писав про те, що вчені створили фільтр, який видаляє мікропластик із води.