مواد بیولوژیکی تولیدشده توسط پرینتر سه‌بعدی می‌توانند آب را تصفیه کنند

حذف آلاینده‌ها از آب یک فرایند بسیار مهم و دشوار است. در سال‌های اخیر، چندین رویکرد و فناوری برای پاکسازی آلودگی آب توسعه و به‌کار گرفته‌ شده‌ است. ازجمله آن‌ها می‌توان به فیلتراسیون، نانومواد و تصفیه شیمیایی اشاره کرد.

اکنون محققان دانشگاه کالیفرنیا، سن دیگو، یک روش جدید سازگار با محیط‌زیست برای حذف آلاینده‌های شیمیایی از بدنه‌های آبی ایجاد کرده‌اند.

آن‌ها با چاپ سه‌بعدی، یک ماده جدید به نام مواد بیولوژیکی مهندسی‌شده ساخته‌اند.

مواد ضدآلودگی جدید برای تصفیه آب

این ماده جدید از پلیمری مبتنی بر جلبک دریایی ساخته‌ شده و با باکتری‌های دستکاری‌شده ژنتیکی ترکیب شده است.

«جان پوکورسکی»، استاد مهندسی نانو که این تحقیق را رهبری می‌کرده، در یک انتشار رسمی گفته است:

«آنچه نوآورانه است، جفت‌شدن یک ماده پلیمری با یک سیستم بیولوژیکی برای ایجاد یک ماده زنده است که می‌تواند به‌گونه‌ای عمل کند و به محرک‌ها پاسخ دهد که مواد مصنوعی معمولی نمی‌توانند.»

برای این نوآوری، مواد زنده با استفاده از آلژینات ساخته‌ شدند. آلژینات یک پلیمر طبیعی استخراج‌شده‌ از جلبک دریایی است.

پس از هیدراته و ساخت بادقت ژل، درنهایت این مخلوط برای تولید مواد جدید به یک چاپگر سه‌بعدی وارد شد.

با انجام ی‌ سری آزمایش‌های دقیق روی هندسه‌های مختلف، این تیم ساختاری شبکه‌مانند را انتخاب کرد. ثابت شد که این هندسه برای بقای ژل سیانوباکتری‌ها کارآمدترین است و دسترسی آن‌ها به مواد مغذی، گازها و نور را تسهیل می‌کند. درنتیجه، تا زمانی که فرایند تصفیه به‌طور کامل انجام شود، در داخل مواد به رشد خود ادامه می‌دهند.

علاوه‌براین، طراحی شبکه‌مانند ویژگی قابل‌توجه دیگری نیز دارد: «نسبت سطح به حجم بالا».

این ویژگی به‌طور قابل‌توجهی قدرت ضدآلودگی مواد جدید را بهبود می‌بخشد.

باکتری‌های خود ویرانگر

قابل ذکر است که این باکتری دستکاری‌شده ژنتیکی، تولید آنزیم ضدآلودگی به نام لاکاز را امکان‌پذیر می‌کند.

تولید این آنزیم به‌طور مؤثر آلاینده‌های آلی مختلف را به مولکول‌های خوش‌خیم تبدیل می‌کند. مطالعات قبلی کارایی لاکاز را در خنثی‌کردن طیف وسیعی از آلاینده‌های آلی نشان داده‌اند.

یکی دیگر از جنبه‌های مهم این باکتری اصلاح‌شده‌ ظرفیت آن برای خودتخریبی، پس از اتمام کار تصفیه آن است.

این امر با واکنش باکتری‌های دستکاری‌شده ژنتیکی به مولکولی به‌ نام تئوفیلین انجام شد. وجود این مولکول‌ها باعث می‌شود باکتری‌ها پروتئینی تولید کنند که درنهایت شروع به تخریب سلول‌های آن‌ها می‌کند.

بدین‌ترتیب، ما می‌توانیم نگرانی‌ها در مورد وجود باکتری‌های اصلاح‌شده ژنتیکی در محیط را نیز کاهش دهیم.