Atomivoimamikroskooppia käyttäen tutkijat ovat osoittaneet typen lähteen vaikutuksen veden molekyylitasolla sinkin poistoprosessiin. Nämä tulokset, jotka avaavat lupaavia näkymiä biorestauraatiokäyttöön, on julkaistu Environmental Pollution -lehdessä.

Zincin korjausmekanismin kaavio mikrolevien Parachlorella kessleri avulla.
Ammoniummuodossa olevan typen läsnä ollessa solu ei ota sinkkiä vastaan.
Nitraattimuodossa olevan typen läsnä ollessa solu erittää polymeerisiä ekstrasoluulaarisia aineita (EPS), joilla on voimakas vuorovaikutus sinkin kanssa.
© TBI
Ammoniummuodossa olevan typen läsnä ollessa solu ei ota sinkkiä vastaan.
Nitraattimuodossa olevan typen läsnä ollessa solu erittää polymeerisiä ekstrasoluulaarisia aineita (EPS), joilla on voimakas vuorovaikutus sinkin kanssa.
© TBI
(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({}); Mikrolevät ovat osoittaneet kykynsä puhdistaa ympäristöä, erityisesti raskasmetallien poistamisessa saastuneista vesistä. Kuitenkin tähän asti tämän poistomekanismin molekyylitason ymmärtäminen on ollut puutteellista. Mikrolevien hyödyntämiseen perustuvien puhdistustekniikoiden kehittämiseksi Toulouse Biotechnology Institute (TBI, CNRS/INRAE/INSA Toulouse) on tutkinut, miten mikrolevä Parachlorella kessleri, joka on kerätty saastuneesta joesta Argentiinassa, pystyy poistamaan sinkkiä.
Tämä tutkimus on toteutettu yhteistyössä Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS-CNRS), prosessitekniikan - ympäristön - elintarviketeollisuuden laboratoriot (GEPEA, CNRS/Nantes Université/Oniris Nantes) ja argentiinalaisten tutkijoiden kanssa General de San Martin -yliopistosta.
Saastuneissa jokivesissä, joissa on teollisuuden tai maatalouden päästöjä, typpeä voi esiintyä nitraatti- tai ammoniummuodossa. Tutkijat ovat kiinnostuneet mikrolevien käyttäytymisen vaihteluista veden typpilähteen mukaan. Tämän tutkimuksen pääasiallinen väline on atomivoimamikroskooppi (AFM), joka mahdollistaa solupinnan karheuden ja nanomekaanisten ominaisuuksien mittaamisen sekä solujen pinnan ja ympäröivien kemiallisten lajien vuorovaikutusten voimakkuuden arvioimisen.
Tutkimus osoitti aluksi, että vain nitraatilla kasvatetut solut tuottavat ekstrasellulaarisia polymeerisiä aineita (EPS), makromolekyylejä, joita mikrolevät erittävät tietyissä viljelyolosuhteissa. Ammoniumilla kasvatetut mikrolevät eivät tuota EPS:ää. AFM-voimadiagnostiikan kokeet vahvistivat sitten sinkin voimakasta sitoutumista EPS:ään nitraatilla kasvatetuissa soluissa, kun taas vuorovaikutukset olivat heikompia tai jopa puuttuvia ammoniumilla kasvatetuissa soluissa.
(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({}); Sinkille altistuminen muuttaa myös solujen pinnan karheutta ja nanomekaanisia ominaisuuksia. Lisäksi Raman-spektroskopia paljasti, että mikrolevillä on erilaisia aineenvaihduntareaktioita (klorofyllin, karotenoidien ja lipidien tuotanto) typpilähteen mukaan, nitraatilla kasvatettujen solujen profiilit muuttuivat sinkille altistumisen jälkeen.
Nämä tulokset korostavat EPS:n keskeistä roolia metallin adsorptiossa sinkin poistamisessa P. kessleri -soluista. Typen lähteiden säätely voisi siten edistää EPS:n tuotantoa, avaten lupaavia näkymiä biorestauraatiokäyttöön. Tämän tutkimuksen kumppanit jatkavat mikrolevien potentiaalin tutkimista, ja tutkimukset suuntautuvat muihin nouseviin saasteisiin: eläinviljelystä peräisin oleviin antibiootteihin, joita on vaikea poistaa puhdistamoissa, sekä mikromuoveihin.
Viitteet:
Investigating the role of extracellular polymeric substances produced by Parachlorella kessleri in Zn(II) bioremediation using atomic force microscopy.
Victoria Passucci, Ophélie Thomas-Chemin, Omar Dib, Antony Ali Assaf, Marie-José Durand, Etienne Dague, Maria Mar Areco, ja Cécile Formosa-Dague.
Environmental Pollution, joulukuu 2024.
https://doi.org/10.1016/j.envpol.2024.125082
Artikkeli saatavilla avoimista arkistoista HAL.