اخبار

لباس هوشمند برای باکتری های تجزیه کننده ی نفت!

باکتری نفت خوار علمنا
نوشته شده توسط رقیه شیروانی

امروزه تحقیقات بیوتکنولوژی بارویکرد جدیدی، هم افزایی ماکرومولکول ها، سلول ها و مجموعه های چندسلولی را هدف قرار داده اند. ایجاد تغییر در سلول های زنده ی میکرومتری توسط نانوابزارها و با استفاده از روش های نانومونتاژ (ساخت نانومواد پایین به بالا) انجام می شود. عامل دار کردن به فرایندی گفته می شود که با اضافه کردن ویژگی یا قابلیت جدیدی به مواد و سلول ها همراه است. مهندسی سطح، روشی برای عامل دار کردن دیواره های سلولی با لایه های پلیمر و یا نانوذرات است. این روش به طور گسترده ای برای تغییر خواص ذاتی سلول های میکروبی به کار گرفته شده است.
در تازه ترین تحقیقات، محققان از نانوپوشش پلی الکترولیت – مگنتیت برای عامل دار کردن دیواره ی سلولی باکتری های تجزیه کننده ی نفت استفاده کرده اند. در فرآیند زیست پالایی و تجزیه زیستی از باکتری های تجزیه کننده نفت استفاده می شود.
Alcanivorax borkumensis گونه ای از باکتری های نفت خوار دریازی هستند. این باکتری ها تجزیه کننده ی هیدروکربن از عوامل مهم برای زیست پالایی لکه های نفتی در دریاها به شمار می آیند. این باکتری ها قابلیت استفاده در بیوراکتور های پالایش نفت صنعتی را نیز دارند. دیواره ی سلولی در این باکتری ها شکننده و نازک است و همین ویژگی اجرای مهندسی دیواره ی سلولی بر روی این باکتری ها را جالب توجه می سازد.
محققان با پوشش دادن دیواره ی این سلول های میکروبی با نانوذرات مغناطیسی به نوعی باکتری های مگنتوتاکتیک را شبیه سازی کردند. باکتری های مگنتوتاکتیک گروهی از باکتری ها هستند که تحت تاثیر میدان مغناطیسی زمین جهت گیری میکنند و دارای نانوذرات مغناطیسی به نام مگنتوزوم درون ساختار سلولی خود هستند.
محققان دانشگاه فدرال “کازان” و “لوئیزیانا تک” با استفاده از “مهندسی سطح” با طراحی یک فرایند سریع و ساده نانوذرات مغناطیسی را برروی باکتری ها لایه نشانی کردند. این سلول های میکروبی در زمان کوتاهی در معرض غلظت بالایی از نانوذرات اکسید آهن که دارای بار مثبت بودند قرار گرفتند و نانوذرات بر روی دیواره ی سلولی باکتری ها رسوب کردند.
دیواره ی سلولی در باکتری های گرم منفی شامل لایه ی پپتیدوگلیکان نازکی است که بین غشای پلاسمایی داخلی و غشای خارجی محصور شده است. لیپوپلی ساکارید نیز عامل ایجاد بار منفی در سطح سلول است. بنابراین نانوذرات کاتیونی که دارای بار مثبت هستند بر اثر جاذبه ی الکترواستاتیکی به دیواره ی سلولی متصل می شوند به این ترتیب یک سطح مغناطیسی باردار ایجاد می شود.
این باکتری های میله ای حدود ۰٫۵ میکرومتر قطر دارند و با پوسته ای به قطر ۱۰۰-۷۰ نانومتر از ذرات کروی پوشش داده شدند. زنده ماندن سلول های میکروبی پس از انجام رسوب دهی نانوذرات بسیار مهم است بنابراین این فرایند با دقت کافی انجام می شود.
یکی از ویژگی های مهم این گروه از باکتری ها تشکیل لایه ی بیوفیلم بر روی سطوح آب گریز (مانند لکه های نفتی) است. تشکیل بیوفیلم قوی عامل اتصال این باکتری ها به قطره های نفت در محیط های طبیعی است. بنابراین هر تغییری که طی آزمایشات در سطح سلولی ایجاد میشود نباید خللی در قابلیت اتصال و تکثیر این باکتری ها به عنوان بیوفیلم ایجاد کند. محققان غلظت های مختلفی از نانوذرات مغناطیسی را مورد مطالعه قرار دادند و خوشبختانه تغییری در الگوی رشد بیوفیلم مشاهده نکردند. بنابراین این تغییر در دیواره بر ایجاد بیوفیلم تاثیر منفی نخواهد داشت.
به طور کلی پس از لایه نشانی، سلول های تغییریافته توانستند تکثیر شوند و فعالیت های فیزیولوژیکی طبیعی از خود نشان دادند. همچنین نسل های بعدی باکتری ها تمایل به پس زدن پوشش مصنوعی و بازگشت به فرم طبیعی دارند و احتمالا پس از جذب باکتری ها به محل لکه های نفتی این نانو پوشش ها از باکتری ها جدا خواهند شد.
پوشش دادن دیواره ی باکتری ها با این لباس مغناطیسی برای هدایت باکتری های نفت خوار به مکان های مشخصی در بیوراکتور ها به منظور افزایش تجزیه ی لکه های نفتی مورد استفاده قرار خواهد گرفت.

درباره نویسنده

رقیه شیروانی

دیدگاه شما چیست