تظهر الأبحاث المحدثة أنه يمكن استخدام الفيروسات كسقالات هيكلية لشل حركة الجزيئات الضوئية المصممة لأكسدة الملوثات العضوية الموجودة في مياه الصرف الصحي بعد التعرض للضوء المرئي
[ترجمة د. موشيه نحماني]
تمكن فريق بحث من جامعة آلتو من تطوير نهج مبتكر لإنشاء مواد تعتمد على الفيروسات تستخدم كمحفزات. الغرض من المشروع هو تمهيد الطريق لتطبيق المواد الحيوية الهجينة النشطة بصريًا - مزيج من الجزيئات الحيوية مع المواد الاصطناعية - في مجموعة متنوعة من المجالات التي تتراوح من الطب النانوي إلى التخليق العضوي "الأخضر" أو العلوم البيئية. يقول الباحث الرئيسي: "كان التحدي الأول الذي واجهنا هو اختيار المشاعر المناسبة للصورة". "لقد قررنا استخدام مواد من عائلة الفثالوسيانين، وهي مشتقة اصطناعية من الهيماتوبورفيرين (الهيماتوبورفيرين، الصبغة المسؤولة عن اللون الأحمر للدم)، وذلك بفضل خصائصها الاستثنائية كمواد تولد أنواع الأكسجين النشطة. ومع ذلك، فإن استخدام هذا النوع من الأصباغ في محلول مائي يطرح العديد من التحديات التي تؤثر على أدائها. لذلك، كان التخطيط الدقيق ضروريًا للحفاظ على ممتلكاتهم.
ونجح الباحثون في تصنيع مشتق جديد من الفثالوسيانين، والحصول على جزيء ذو خصائص مستقرة في المحاليل ذات القوة الأيونية المختلفة. يضمن تصميم المشتق المعين الحفاظ على النشاط البصري للصبغة حتى في البيئات المائية. ويضيف الباحث: "يتعلق أحد مجالات البحث في مجموعتنا بتصميم هياكل بروتينية جديدة وتطبيقها المحتمل كمواد جديدة". "يعتمد نهجنا على تفاعلات الجزيئات الفائقة، مثل الروابط الكيميائية الكهروستاتيكية، عندما قررنا دمج مادة الصبغة ذات الشحنة الموجبة مع الفيروس سالب الشحنة (فيروس فسيفساء التبغ)، مع الحصول على مادة ليفية نشطة بصريًا. أدى هذا النهج إلى ظهور خيوط عالية الترتيب تم تمييزها من الناحية الهيكلية والكيميائية عن طريق تشتيت الأشعة السينية والعديد من الطرق المجهرية. وبالإضافة إلى التوصيف البنيوي، يؤكد الباحث على أن العنصر الأكثر أهمية في هذه الصبغة يظل نشطا على الرغم من اندماجه وتثبيته داخل الألياف. "نحن قادرون على تحديد موقع التفاعل داخل ركيزة صلبة ونقل المحلول الذي نرغب في التفاعل مع الصبغة، عندما يكون الضوء المرئي هو "الوقود" الوحيد الذي نستخدمه لهذا الغرض. "يسمح لنا هذا النهج بإنشاء نظام تدفق يمكن تبسيطه (زيادة الكميات والمعدات في تطوير العملية في الانتقال من الإنتاج المختبري إلى الإنتاج الصناعي) لعملية الأكسدة"، يوضح الباحث.
وتمكن فريق البحث من إنتاج جهاز من نوع "إثبات الجدوى" أثناء تثبيت هذه الألياف داخل أنبوب زجاجي عندما يخضع التيار الوارد للأكسدة في عدة دورات. قام الباحثون بقياس ثبات الألياف وخلصوا إلى أن استقرارها الهيكلي ونشاطها البصري ظلا ثابتين مع مرور الوقت. ميزة أخرى متأصلة في النظام هي أنه بمجرد اكتمال عملية الأكسدة، يمكن لشعاع من الضوء أن يكسر الألياف وبالتالي يسهل التخلص منها في سلة المهملات. النهج المذكور في هذه الدراسة هو الخطوة الأولى نحو استخدام الهجينة الحيوية في تفاعلات التدفق المستمر، وهو النهج الذي يقدم نهجا صديقا للبيئة لهذا النوع من العمليات الصناعية.
للحصول على معلومات على موقع الجامعة
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
