تصفیه آب با موجودات زنده!

به گزارش از آی‌ای، ما اغلب از سیانوباکتری‌ها به‌عنوان عامل شکوفه‌های سمی جلبک سبزآبی در دریاچه‌ها و رودخانه‌ها می‌شنویم. با این‌حال به‌زودی، یک ماده چاپ سه‌بعدی شده که این میکروب‌ها را در خود جای داده است، می‌تواند برای کمک به تصفیه آب آلوده استفاده شود و پس از آنکه این باکتری‌ها تمام شوند، خود را خواهد کشت.

سیانوباکتری‌ها (Cyanobacteria) که با نام سیانوفیت‌ها نیز شناخته می‌شوند، شاخه‌ای از باکتری‌های گرم‌منفی هستند. آنها عموماً اتوتروف و دارای رنگدانه‌های فتوسنتزی مختلفی از جمله کاروتنوئیدها، فیکوبیلین و انواع مختلف کلروفیل هستند و با کمک این رنگدانه‌ها نور را جذب و در نهایت، فتوسنتز می‌کنند. این باکتری‌ها برای تولید انرژی نیاز به نور و آب دارند. آنها بی‌هوازی هستند، یعنی نیازی به مصرف اکسیژن ندارند و اغلب، متحرک هستند. با وجود این‌ که سیانوباکتری‌ها جلبک نیستند، گاهی به ‌صورت تحت‌اللفظی به آن‌ها «جلبک سبزآبی» نیز گفته می‌شود.

اکنون این ماده که توسط گروهی از دانشمندان دانشگاه کالیفرنیا سن‌دیگو ابداع شده از یک پلیمر طبیعی مشتق شده از جلبک دریایی به نام آلژینات ساخته شده که با سیانوباکتری‌های زنده موسوم به Synechococcus elongatus ترکیب شده است.

هیدروژلِ به‌دست آمده در یک الگوی شبکه‌ای وافل مانند با نسبت سطح به حجم بالا چاپ سه‌بعدی می‌شود. این پیکربندی با قرار دادن بیشتر میکروب‌ها در نزدیکی سطح ژل، بقای باکتری‌ها را افزایش می‌دهد، جایی‌که آنها می‌توانند راحت‌تر به مواد مغذی، گازها و نور خورشید دسترسی پیدا کنند.

نکته مهم این است که سیانوباکتری‌ها به‌صورت مهندسی ژنتیکی برای تولید آنزیمی به نام لاکاز(laccase) ساخته شده‌اند. مطالعات قبلی نشان داده‌اند که چگونه لاکاز می‌تواند آلاینده‌های موجود در آب مانند بیسفنول ای(BPA)، آنتی‌بیوتیک‌ها، داروها و رنگ‌ها را تجزیه کند.

در آزمایشات آزمایشگاهی، این ماده جدید با موفقیت توانست یک رنگ سمی را که معمولاً در تولید شلوار جین آبی استفاده می‌شود، خنثی کند.

البته هیچ‌کس تمایل ندارد که سیانوباکتری‌های دستکاری شده ژنتیکی پس از انجام کارشان در محیط باقی بمانند. بنابراین با در نظر گرفتن این واقعیت، این میکروب‌ها علاوه براین، طوری مهندسی شده‌اند تا پروتئینی تولید کنند که بدن تک‌سلولی آنها را زمانی که در معرض یک ماده شیمیایی طبیعی به نام تئوفیلین قرار می‌گیرند، از بین می‌برد.

گفته می‌شود از آنجایی که تئوفیلین، بومیِ محیط‌های آبی نیست، نباید راه خود را به دریاچه‌ها یا رودخانه‌ها باز کند. بنابراین دانشمندان در حال حاضر به دنبال مهندسی این باکتری به گونه‌ای هستند که خودتخریبی آن توسط محرک‌های موجود در محیط انجام شود.

پروفسور جان پوکورسکی، سرپرست این مطالعه‌ می‌گوید: ما در مورد کاربردهایی که این کار می‌تواند رقم بزند و مواد جدید هیجان‌انگیزی که می‌توانیم ایجاد کنیم، هیجان‌زده هستیم. این از آن نوع تحقیقات است که پژوهشگران با تخصص میان‌رشته‌ای در مواد و علوم زیستی را گرد هم می‌آورد.

این مطالعه به تازگی در مجله Nature Communications منتشر شده است.