Naučnici sa Univerziteta Rajs iskoristili su genijalnost prirode – lepljivu moć dagnji - da bi stvorili bioinženjering mikroorganizme sa snažnim prijanjanjem koji bi mogao da pomogne u transformisanju čišćenja životne sredine. Kombinovanjem ove pojačane sile lepljenja sa enzimom koji razgrađuje štetnu plastiku, njihovo otkriće nudi potencijalno novo sredstvo za borbu protiv zagađenja plastikom. Istraživanje, objavljeno u časopisu Male metode, takođe bi moglo da obuzda biološko obraštanje, rešavajući dugotrajne izazove u industrijama u rasponu od transporta do medicine.
Prema Agenciji za zaštitu životne sredine, SAD proizvode oko 40 miliona tona plastičnog otpada godišnje, pri čemu polietilen tereftalat (PET) čini 64%. PET, plastika koja se često nalazi u ambalaži, je ozloglašena otporna na degradaciju, pa su joj potrebni vekovi da se razgradi. Inovacija tima omogućila mu je da stvori lepljive bakterije i proteine koji bi mogli da pomognu zemljama širom sveta da efikasnije razlažu PET.
„Veoma je uzbudljivo, naše istraživanje obećava za rešavanje rastućeg problema plastičnog zagađenja u SAD i širom sveta“, rekao je vođa studije Han Sjao, direktor Riceovog Centra za sintezu Ks, vanredni profesor hemije, bionauka i bioinženjeringa i Stipendista Teksaškog instituta za prevenciju i istraživanje raka (CPRIT).
Konstruisane bakterije su dizajnirane korišćenjem tehnologije proširenja genetskog koda, uključujući prirodnu aminokiselinu zvanu 3,4-dihidroksifenilalanin (DOPA), odgovornu za adhezivna svojstva dagnji. Istraživači su značajno poboljšali svoju sposobnost vezivanja za PET površine modifikovanjem bakterija sa DOPA.
Izmenjene bakterije, testirane na PET uzorcima na 37 stepeni Celzijusa, pokazale su 400 puta povećanje adhezije. Ova kohezivna bakterija je sjedinjena sa enzimom zvanim polietilen tereftalat hidrolaza da bi se materijal razbio na manje fragmente kojima je lakše upravljati, što je rezultiralo, kako istraživači nazivaju, značajnom količinom degradacije plastike preko noći.
Ovaj inovativni pristup mogao bi da pruži novo rešenje za reciklažu plastike, nudeći brži i efikasniji način za smanjenje plastičnog otpada i njegovog uticaja na životnu sredinu.
„Naš pristup naglašava inovativnu korisnost proširenja genetskog koda u materijalnom i ćelijskom inženjerstvu. On potencijalno može da transformiše aplikacije bioinženjeringa i reši probleme iz stvarnog sveta“, rekao je Sjao.
Pored rešavanja zagađenja plastikom, istraživanje nudi potencijalna rešenja za bioobraštanje, neželjeno nakupljanje mikroorganizama, biljaka, algi i malih životinja na potopljenim površinama koje mogu oštetiti trupove brodova, podvodne strukture i cevi.
DOPA-modifikovani proteini pokazali su snažne sposobnosti vezivanja za organske i metalne površine, stvarajući barijeru koja sprečava nakupljanje mikroorganizama i drugih materijala.
Štaviše, otkriće istraživača ima široku primenu, uključujući i oblast zdravstvene zaštite. Na primer, može se koristiti za sprečavanje rasta bakterija na medicinskim uređajima, čineći ih sigurnijim i efikasnijim, rekli su istraživači.
„Ovo će otvoriti nove puteve za iskorištavanje ovih interakcija za razvoj pametnih konjugata materijal-protein za različite biomedicinske aplikacije kao što su implantabilni medicinski uređaji, tkivni inženjering i isporuka lijekova“, rekao je Mengki Zhang, prvi autor studije i diplomirani student hemije.
