新材料：活性材料はカウボーイ生地の汚水を浄化する技術

 

米カリフォルニア大学サンディエゴ校の研究者は、水中の汚染物質を除去するための持続可能で環境に配慮したソリューションを提供する3 Dプリントの新しいバイオエンジニアリング材料を開発した。関連論文は最新号「ネイチャー・コミュニケーション」誌に発表された。

この汚れ除去材料は海藻を基礎とするポリマーと細菌を組み合わせたもので、これらの細菌は遺伝子工学的に改造され、様々な有機汚染物を良性分子に変換する酵素を生成することができる。これらの細菌はまた、テオフィリン分子の存在下で「自滅」することができ、テオフィリンは通常お茶とチョコレートの中に存在し、これは「任務を完了した」後に細菌を除去する方法を提供する。

研究共同責任者でカリフォルニア大学サンディエゴ校ナノエンジニアリング教授のジョーン・ポコルスキー氏によると、研究の革新的な点は、ポリマー材料と生物系を組み合わせて活性材料を作り出し、この材料が機能し、刺激に反応するが、一般的な合成材料ではそれができないことだという。

研究者はアルギン酸塩を使用し、それを水和してゲルを作り、それから藍藻という水生光合成細菌と混合した。研究者は3 Dプリンタを用いて混合物を印刷した。材料の様々な3 Dプリント幾何形状をテストした後、研究者は格子状構造が細菌の生存を維持するための最適な構造であることを発見した。選択された形状は、より高い表面積対体積比を有し、これにより、ほとんどの藍藻が材料表面に近接して栄養、空気及び光を得ることができる。

遺伝子工学的に改造された藍藻はエナーゼと呼ばれる除染酵素を絶えず産生している。研究によると、ラッカーゼはビスフェノールA、抗生物質、染料からの多種の有機汚染物を中和するために使用できることが明らかになった。

研究者は、新材料はインディゴ染料の浄化に使用でき、この染料は紡績業界でカウボーイ生地の染色過程に広く使用されていることを証明した。試験では、新しい材料は染料を含む水溶液を脱色することができる。

研究者はまた、汚染物を除去した後に藍藻を除去する方法を開発した。彼らは細菌に遺伝子改造を行い、テオフィリン分子に反応させた。この分子は細菌が細胞を破壊するためのタンパク質を産生するように触発し、「自壊装置」のようになった。この方法は、トランスジェニック細菌が環境に長期的に存在することへの懸念を減らすことができる。