מחקר מעודכן מראה כי ניתן להשתמש בנגיפים בתור פיגומים מבניים לקיבוע מולקולות פוטו-פעילות המיועדות לחמצון מזהמים אורגניים הנמצאים במי פסולת לאחר חשיפתם לאור נראה
[תרגום מאת ד”ר משה נחמני]
צוות מחקר מאוניברסיטת אלטו הצליח לפתח גישה חדשנית ליצירת חומרים מבוססי נגיפים המשמשים בתור זרזים. מטרת המיזם היא לסלול את הדרך ליישום של חומרים ביו-היברידים פעילים אופטית – שילוב של ביו-מולקולות עם חומרים סינתטיים – במגוון תחומים הנעים החל מננו-רפואה וכלה בסינתזה אורגנית ‘ירוקה’ או במדעי הסביבה. “האתגר הראשון שלנו היה לבחור את הפוטו-רגש הנכון”, אומר החוקר הראשי. “החלטנו להשתמש בחומרים ממשפחת הפתאלוציאנין, שהוא נגזרת סינתטית של המאטופורפירין (Hematoporphyrin, חומר הצבע האחראי לצבעו האדום של הדם), זאת בזכות התכונות יוצאות הדופן שלהם בתור חומרים המולידים צורוני חמצן פעילים. אולם, השימוש בסוג חומרי צבע כאלו בתמיסה מימית מציג מספר אתגרים המשפיעים על הביצועים שלהם. לכן, היה צורך בתכנון קפדני על מנת לשמר את התכונות שלהם.
החוקרים הצליחו לסנתז נגזרת חדשה של פתאלוציאנין, תוך קבלת מולקולה בעלת תכונות יציבות בתמיסות עם חוזק יוני שונה. עיצוב הנגזרת המסוימת הבטיח כי הפעילות האופטית של חומר הצבע יתקיים אפילו בסביבות מימיות. “אחד מתחומי המחקר של הקבוצה שלנו קשור בתכנון של מבנים חלבוניים חדשים ופוטנציאל היישום שלהם בתור חומרים חדשים”, מוסיף החוקר. “הגישה שלנו מבוססת על יחסי גומלין של מולקולות-על, כמו קשרים כימיים אלקטרוסטטיים, כאשר החלטנו לשלב את חומר הצבע הטעון חיובית יחד עם נגיף הטעון שלילית (נגיף מוזאיקת הטבק), תוך קבלת חומר סיבי פעיל אופטית. גישה זו הולידה חוטים מסודרים במיוחד שאופיינו מבנית וכימית על ידי פיזור קרני רנטגן ועל ידי שיטות מיקרוסקופיות אחדות. בנוסף לאפיון המבני, החוקר מדגיש שהרכיב החיוני ביותר בחומר צבע זה נותר פעיל למרות ששולב ועוגן בתוך הסיבים. “אנו מסוגלים לקבע את אתר התגובה בתוך מצע מוצק ולהעביר את התמיסה שאנו מעוניינים שתגיב עם חומר הצבע, כאשר אור נראה הוא ה’דלק’ היחיד אותו אנו מנצלים לשם כך. גישה זו מאפשרת לנו ליצור מערכת זרימה הניתנת לגימלון (הגדלת הכמויות והציוד בפיתוח תהליך במעבר מהפקה מעבדתית לייצור תעשייתי) של תהליך החמצון,” מסביר החוקר.
צוות המחקר הצליח לייצר מכשיר מסוג ‘הוכחת היתכנות’ תוך עיגון הסיבים הללו בתוך צינורית זכוכית כאשר הזרם הנכנס עובר חמצון במספר מחזורים. החוקרים אמדו את יציבות הסיבים והגיעו למסקנה שהן היציבות המבנית והן הפעילות האופטית שלהם נותרו קבועות לאורך זמן. יתרון נוסף הטמון במערכת הוא בכך שמרגע שתהליך החמצון הושלם, אלומת אור יכולה לפרק את הסיבים ולהקל בכך על סילוקם לאשפה. הגישה שדווחה במסגרת מחקר זה היא השלב הראשון לעבר השימוש בביו-היברידים בתגובות של זרימה רציפה, גישה המציגה גישה ידידותית לסביבה לסוג כזה של תהליך תעשייתי.
עוד בנושא באתר הידען:
