Lồng enzym làm sạch môi trường

10:43' AM - Thứ tư, 28/09/2016

Ngày nay, để làm sạch đất hoặc nước nhiễm bẩn, các chuyên gia môi trường thường tìm kiếm sự trợ giúp ở thiên nhiên và áp dụng những phương pháp được gọi là xử lý sinh học, đôi khi bao gồm việc sử dụng hệ thống enzym cố hữu của vi khuẩn/ nấm để phân hủy các chất ô nhiễm hoặc chuyển hóa các hợp chất độc hại thành các thành phần ít độc hại hơn.

Một số chuyên gia môi trường muốn bỏ qua các tác nhân trung gian là vi khuẩn như vậy và tìm cách chỉ khai thác bản thân enzym. Nhưng các enzym đứng độc lập thường không bền vững trong môi trường trong thời gian dài.

Tại Hội nghị tháng 3/2016 của Hội Hóa học Mỹ ở San Diego, các nhà nghiên cứu tại Đại học Tổng hợp California (Los Angeles, Mỹ) thông báo đã tìm ra phương pháp bọc bảo vệ enzym cho mục đích xử lý sinh học bằng cách đặt chúng trong các lồng protein.

Phương pháp xử lý sinh học không phải là quá trình mới mà con người phát minh ra. Từ bao đời nay thiên nhiên đã làm sạch các đống phế thải trong môi trường nhờ những sinh vật biết sử dụng các phân tử mà những sinh vật khác bài tiết ra. Nếu trong thiên nhiên không có những quá trình xử lý sinh học tự nhiên như vậy thì ngày nay chúng ta vẫn đang đứng trước vô số núi phế thải ngập tràn của khủng long.

Từ trước đến nay, con người cũng đã khai thác những quá trình thiên nhiên như trên cho nhiều hoạt động làm sạch môi trường khác nhau. Ví dụ, các chuyên gia môi trường đã rắc phân bón lên bãi biển Alaska để hỗ trợ vi khuẩn đất tiêu hóa dầu tràn sau thảm họa tràn dầu từ con tàu Exxon Valdez ngoài khơi bang Alaska (Mỹ) năm 1989.

Nhưng điều gì sẽ xảy ra nếu vi khuẩn trong đất tại địa điểm bị ô nhiễm không có loại enzym thích hợp để thực hiện công việc làm sạch các chất gây ô nhiễm?

Một số chuyên gia đã đề xuất bổ sung vi khuẩn hoặc nấm cần thiết vào đất. Nhưng việc tìm ra giống vi khuẩn thích hợp, có thể phát triển tốt trong một môi trường cụ thể, thường rất khó khăn. Hơn nữa, một số nhà khoa học lo ngại việc đó sẽ phá vỡ các quần thể vi khuẩn tự nhiên tại địa điểm.

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Tổng hợp California đã miêu tả phương pháp giúp cho những enzym cần thiết có thể hoạt động trong môi trường tương ứng. Phương pháp này bao gồm việc sử dụng các phức protein-RNA dài 70 nm (được gọi là các hạt vòm), do nấm, chim, động vật có vú và phần lớn các sinh vật có nhân chuẩn khác tạo ra. Cho đến nay, chức năng hoạt động của những phức này trong tế bào vẫn chưa được hiểu rõ hoàn toàn, nhưng một số nhà nghiên cứu khác tại Đại học Tổng hợp California đã thử nghiệm các hạt vòm như vậy như phương pháp để cấp thuốc hoặc vắc-xin.

Trong nghiên cứu của mình, các nhà khoa học California đã đưa enzym manganese peroxidaza vào trong các hạt vòm. Peroxidaza là enzym có khả năng oxy hóa và phân hủy các chất gây ô nhiễm hữu cơ.

Nhóm nghiên cứu đã biến đổi gen liên quan đến peroxidaza sao cho khi các tế bào tổng hợp enzym thì sẽ có vùng bổ sung để giúp enzym liên kết vào bên trong các hạt vòm. Đồng thời, họ sử dụng tế bào côn trùng để tạo ra các thành phần hạt vòm cũng như enzym đã biến đổi.

Các thí nghiệm với những chất gây ô nhiễm trong dung dịch cho thấy các hạt vòm đã làm tăng hoạt tính của peroxidaza. Sau 24 giờ, peroxidaza được bọc trong hạt vòm đã phân hủy trên 90% bisphenol A, trong khi đó enzym tự do chỉ phân hủy được 40% bisphenol A. Ngoài ra, so với enzym tự do thì peroxidaza đã bọc bền hơn ở phạm vi nhiệt độ 20-40oC.

Nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm các hạt vòm như trên đối với một số chất gây ô nhiễm, họ cũng dự định sẽ khảo sát các enzym khác, có khả năng phân hủy các nhóm chất gây ô nhiễm khác, cũng như thử nghiệm phương pháp này trong các điều kiện tương tự như ở ngoài thực địa.

HV

Theo Chemical & Engineering News, 3/2016

Sponsor links (Provided by VIEPortal.net - The web cloud services for enterprises)
Thiết kế web, Thiết kế website, Thiết kế website công ty, Dịch vụ thiết kế website, Dịch vụ thiết kế web tối ưu, Giải pháp portal cổng thông tin, Xây dựng website doanh nghiệp, Dịch vụ web bán hàng trực tuyến, Giải pháp thương mại điện tử, Phần mềm dịch vụ web, Phần mềm quản trị tác nghiệp nội bộ công ty,