Biohibridne membrane za odstranjevanje težkih kovin iz vode
Uvod
Onesnaženje s težkimi kovinami je problem s katerim se spopadamo na svetovni ravni, še zlasti pri državah v razvoju. Dejavnosti, kot so rudarjenje in taljenje rude, razne industrije (plastika, galvanizacija, tekstil, elektronka, …), kmetijstvo in odlaganje odpadkov (blato čistilnih naprav, izlužki iz deponij, kovinski odpadki, …), pripomorejo k izločanju težkih kovin v okolje. Težke kovine, kot so na primer Cu, Pb, Cd, Hg, Cr (VI), As …; se za razliko od organskih snovi ne razgrajujejo, temveč se v okolju akumulirajo. Poleg tega so to pogosto neesencialni elementi za organizme in lahko povzročajo resne zdravstvene težave [1,2].
V vodi se težke kovine sicer akumulirajo v nižjih koncentracijah (manj kot 1 mg/L), vendar še vedno predstavljajo nevarnost za okolje in človeško zdravje. Uveljavljene metode za odstranjevanje težkih kovin so: ionska izmenjava, membranska filtracija, precipitacijske metode in elektrokemijske tehnike. Precipitacija omogoča 99 % odstranjenje težkih kovin, ampak povzroča sekundarno onesnaževanje vode. Elektrokemijske metode in ionska izmenjava sta učinkovita načina odstranjevanja težkih kovin, vendar potrebujeta drago opremo in veliko energije. Membranska filtracija predstavlja dobro alternativo tem tehnikam, vendar ima kot vse ostale uveljavljene tehnike pomanjkljivost, in sicer ni uspešna pri odstranjevanju težkih kovin v nizkih koncentracijah. V tem članku so za ta namen so iz mikrobnih amiloidnih nanovlaken (MAN, Microbila Amyloid Nanofibers), ki so sposobni vezave težkih kovin, pripravili biohibridne membrane za odstranjevanje težkih kovin iz vode [2].
Priprava biohibridnih membran
Mikrobna amiloidna vlakna (MAN)
Amiloidne fibrile navadno povezujemo z nevrodegenerativnimi boleznimi, kot so Parkinsonova in Alzheimerjeva bolezen. Vendar te z β-strukturami bogate fibrile najdemo tudi v vlogah, ki so koristne organizmom. Tako imenovane funkcionalne amiloide najdemo pri človeku, glivah, še posebej pa so pogosti pri bakterijah. Tam nastopajo kot strukturni element biofilmov in so zaslužni za togost in adhezivne lastnosti teh struktur. Protein ki tvori amiloidne fibrile pri E. coli se imenuje curli. Ta tvori omrežje prepletenih fibril, ki obdajajo celice in tvori nekakšno membrano ki ščiti celice pred eksogenimi polutanti.
Za biosintezo curli vlaken so potrebni proteini zapisani na operonih csgBAC in csgDEFG. CsgA predstavlja največji strukturni element teh fibril, medtem ko csgB sodeluje pri nzkleaciji samih fibril. CsgC, csgE in csgF so šaperoni in csgG pa tvori proteinski kanal na zunanji membrani bakterije. Za tvorbo MAN so v tej raziskavi pripravili bakterije E. coli, v katere so vstavili vezje, s katerim so lahko regulirali izražanje csgA gena. To so naredili tako da so v plazmid pET22b vstavili zapis za csgA (ta je bil pod kontrolo lac operatorja) in z njim transformirali sev E. coli B21 [DE3]. Z dodatkom IPTG so v kulturi teh celic lahko inducirali tvorbo MAN.
Programirljivi MAN hh
