مواد بیولوژیکی تولید شده توسط پرینترهای سه بعدی می توانند آب را تصفیه کنند

محققان دانشگاه کالیفرنیا، سن دیگو، یک روش جدید سازگار با محیط زیست برای حذف آلاینده‌های شیمیایی از بدنه‌های آبی و تصفیه ایجاد کرده‌اند.

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

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

آنها توسط چاپ سه بعدی یک ماده جدید به‌نام مواد بیولوژیکی مهندسی شده ساخته‌اند.

مواد ضد آلودگی جدید برای تصفیه آب

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

جان پوکورسکی، استاد مهندسی نانو که این تحقیق را رهبری می‌کرد، در یک انتشار رسمی گفت:

«آنچه نوآورانه است جفت شدن یک ماده پلیمری با یک سیستم بیولوژیکی برای ایجاد یک ماده زنده است که می‌تواند به گونه‌ای 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 استخراج شده‌ از جلبک دریایی است.

پس از هیدراته و ساخت با دقت ژل، در نهایت این مخلوط برای تولید مواد جدید به یک چاپگر سه بعدی وارد شد.

با انجام یک سری آزمایش‌های دقیق بر روی هندسه‌های مختلف، این تیم ساختاری شبکه مانند را انتخاب کردند. 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 فرآیند تصفیه به‌طور کامل انجام شود، در داخل مواد به رشد خود ادامه می‌دهند.

علاوه‌براین، طراحی شبکه مانند ویژگی قابل توجه دیگری نیز دارد: «نسبت سطح به حجم بالا».

این ویژگی به‌طور قابل توجهی قدرت ضد آلودگی مواد جدید را بهبود می‌بخشد.

باکتری‌های خود ویرانگر

قابل ذکر است، این باکتری دستکاری‌شده ژنتیکی، تولید آنزیم ضد آلودگی 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 خنثی کردن طیف وسیعی از آلاینده‌های آلی نشان داده‌اند.

یکی دیگر از جنبه‌های مهم این باکتری اصلاح شده‌، ظرفیت آن برای خود تخریبی، پس از اتمام کار تصفیه آن است.

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

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