Позеленевшая бактерия поможет искать микропластик
Микропластик — это крошечные фрагменты пластика, многие из которых слишком малы, чтобы их можно было увидеть невооруженным глазом. Они содержатся в воздухе, почве и воде. Оценка их распространенности в природе может оптимизировать очистку, но современные методы обнаружения являются медленными, дорогостоящими или чрезмерно технологичными. В ходе исследования, результаты которого опубликованы в журнале ACS Sensors, был разработан живой датчик, который прикрепляется к частицам пластика и излучает зеленую флуоресценцию. В ходе первоначального тестирования на реальных образцах воды биосенсор смог легко обнаружить экологически значимые уровни загрязнителей.
В настоящее время ученые обнаруживают микропластик в образцах воды с помощью микроскопов или аналитических инструментов, таких как инфракрасная или рамановская спектроскопия. Эти методы точны и информативны, но требуют многоэтапной подготовки образцов, могут быть дорогостоящими и отнимать много времени.
В качестве шага к более простому методу ученый-химик Сун Линь Чуа и его коллеги создали живой датчик микропластика из бактерии Pseudomonas aeruginosa (синегнойная палочка). Эта бактерия обычно встречается в окружающей среде и может естественным образом образовывать биопленки на пластиковых материалах. Многие штаммы являются патогенными микроорганизмами для человека и причиной тяжелых внутрибольничных инфекций (подробнее об этом мы писали здесь).
Но в данном случае бактерия стала помощницей человека. Команда смогла модифицировать палочку, лишив ее вирулентности и создав живой сенсор, способный легко обнаруживать микропластик в образцах воды.
Для создания биосенсора исследователи добавили два гена к неинфекционному лабораторному штамму P. aeruginosa. Один ген вырабатывает белок, который активируется, когда бактериальные клетки соприкасаются с пластиком, а другой ген в ответ вырабатывает зеленый флуоресцентный белок. В ходе лабораторных испытаний сконструированные бактерии флуоресцировали в пробирках, содержащих кусочки пластика и питательную среду. В контрольных емкостях, содержащих стекло и песок, свечение не наблюдалось.
В течение 3 часов была получена измеримая флуоресценция различных пластмасс, включая полиэтилентерефталат и полистирол. Модифицированные бактериальные клетки оставались активными в течение 3 дней в холодильнике при температуре +4°C. Благодаря такой хладостойкости культуру можно транспортировать в полевых условиях.
Чтобы протестировать живой датчик микропластика в качестве инструмента мониторинга окружающей среды, исследователи добавили модифицированную P. aeruginosa в морскую воду. Морская вода была сначала отфильтрована, а затем обработана для удаления органических веществ, не имеющих отношения к пластмассам.
Судя по показателям интенсивности флуоресценции, образцы воды содержали до 100 частей микропластика на миллион. Дальнейший анализ воды с помощью рамановской микроспектроскопии показал, что микропластики в основном были биоразлагаемыми веществами, такими как полиакриламид, поликапролактон и метилцеллюлоза, которые биосенсор обнаружил, несмотря на то, что первоначальные испытания проводились на традиционных неразлагаемых полимерах.
Наш биосенсор предлагает быстрый, доступный и чувствительный способ обнаружения микропластика в образцах окружающей среды в течение нескольких часов. Выступая в качестве инструмента быстрого скрининга, он может трансформировать крупномасштабные усилия по мониторингу и помочь выявить очаги загрязнения для более детального анализа.Сон Линь Чуаисследователь
О бактериях, которые с удовольствием едят микропластик, читайте в материале Hi-Tech Mail.
