Světlem poháněné hybridní nanoorganismy vyrábějí plasty a palivo  
Bakterie vylepšené kvantovými tečkami mohou brát energii ze světelného záření a s její pomocí účinně přeměňovat oxid uhličitý a dusík na zajímavé produkty. Podobné technologie by v budoucnu mohly zpracovávat oxid uhličitý z domácností i výrobních zařízení.
Produkty hybridních nanoorganismů. Kredit: Nagpal Lab / University of Colorado Boulder.
Produkty hybridních nanoorganismů. Kredit: Nagpal Lab / University of Colorado Boulder.

Kvantové tečky, čili nepatrné polovodiče nanometrových rozměrů, jsou dnes v nanotechnologiích stále populárnější. Mají zajímavé optické a elektronické vlastnosti, které je předurčují pro množství aplikací, od tranzistorů a solárních článků, až po biomedicínu a kvantové počítače. Nanotechnologům to ale zjevně stále nestačí.

 

Prashant Nagpal. Kredit: Casey A. Cass.
Prashant Nagpal. Kredit: Casey A. Cass.

Tým americké University of Colorado, Boulder zkřížil kvantové tečky s bakteriemi, s nepatrnou nadsázkou řečeno, a vytvořil hybridní nanoorganismy. Tato nanostvoření dovedou vycucávat oxid uhličitý s dusíkem a vyrábět plasty i palivo. Obsahují kvantové tečky, které lze aktivovat světlem. Kvantové tečky pak pohánějí klíčové bakteriální enzymy. To změnilo bakterie ve výkonné nanotovárny, které zpracovávají oxid uhličitý na užitečné produkty.

 

Prashant Nagpal a jeho kolegové nezastírají, že jim jde především o zlepšení technologií pohlcování atmosférického oxidu uhličitého a jeho následného zpracování, kvůli globálnímu oteplování. Takové postupy ubírají z atmosféry skleníkový plyn a zároveň omezují spotřebu fosilních surovin, které se dnes používají k výrobě plastů a paliv.

 

University of Colorado, Boulder, logo.
University of Colorado, Boulder, logo.

Nagpalův tým vytvořil kvantové tečky, které mohou pasivně difuzí proniknout do bakteriálních buněk. Tyto kvantové tečky navrhli tak, aby se samovolně spojily s vybranými enzymy, které zpracovávají atmosférický oxid uhličitý a dusík. Tímto způsobem vylepšené bakterie stačí ozářit i malým množstvím rozptýleného slunečního záření a bakterie spustí přeměnu oxidu uhličitého na zajímavé látky. Každá bakteriální buňka přitom vyrobí miliony molekul takových látek.

 

Různá kombinace kvantových teček a vlnových délek světla přitom vede k výrobě různých produktů. Když hybridní nanoorganismy Nagpalova týmu ozáří zelené světlo, tak vylepšené bakterie zpracovávají dusík a vytvářejí amoniak. Pokud je to červené světlo, tak se spustí zpracování oxidu uhličitého na plasty.


Dosavadní výsledky experimentů naznačují, že takové vylepšené bakterie by bylo možné používat k výrobě v průmyslovém měřítku. I když bakterie plné kvantových teček jedou nepřetržitě celé dlouhé hodiny, tak nejeví téměř žádné známky únavy. To by znamenalo, že bakteriální buňky s kvantovými tečkami úspěšně regenerují, a že nebude nutné je ve výrobě často měnit za nové.


Nagpal si to v ideálním scénáři představuje tak, že jednotlivé domácnosti a výrobní provozy budou odvádět své emise oxidu uhličitého přímo do blízké vodní nádrže. Tam z nich hybridní nanoorganismy budou vyrábět bioplasty nebo podobně zajímavé produkty. Majitelé takové technologie budou vyrobené produkty prodávat, což jim zajistí určitý zisk. Podle Nagpala to bude asi tak složité, jako když si dnes lidé vaří své domácí pivo. 

Literatura
Journal of the American Chemical Society online 7. 6. 2019.

Datum: 13.06.2019
Tisk článku

Základní biochemické dráhy v buňce - Skálová Lenka, Szotáková Barbora, Netopilová Miloslava, Wsól Vladimír
 
 
cena původní: 135 Kč
cena: 127 Kč
Základní biochemické dráhy v buňce
Skálová Lenka, Szotáková Barbora, Netopilová Miloslava, Wsól Vladimír
Související články:

Umělá fotosyntéza požírá skleníkové plyny a vyrábí energii     Autor: Stanislav Mihulka (13.05.2017)
Bakteriální nanokyborgové porážejí přírodní fotosyntézu     Autor: Stanislav Mihulka (23.08.2017)
Nové hybridní mikrotovárny spojují biologické buňky s umělými     Autor: Stanislav Mihulka (20.03.2018)



Diskuze:

Ludvík Urban,2019-06-13 10:39:27

Idealni zbran jestli se to ujme...

Odpovědět


Re:

Pavel Hudecek,2019-06-13 16:05:37

No je fakt, že kdyby se ty kvantové tečky nasypaly nepřátelské armádě do jídla, tak by asi hodně dlouho nesměli vylézt na světlo. Ale možná by jen jejich exkrementy na sluníčku víc smrděly...

Odpovědět

Sdílím podobné obavy

Pavel Aron,2019-06-13 10:30:00

Naše další a další experimenty a hraní si na pánaboha začíná být nebezpečné. Na první pohled to vypadá hezky. Ale pokud začneme domýšlet rizika a nebezpečí, tak už to tak krásné není. A na snížení obsahu CO2 jsou jednodušší metody : Výsadba stromů. A dřevo může sloužit jako palivo samo o sobě. Pak jako zdroj plynu a dřevěného uhlí. Z uhlovodíků při výrobě dřevěného uhlí by i ty plasty šly vyrobit. A pak samozřejmě papír a jako stavební materiál. Jenže to by nás muselo být méně.

Odpovědět


Re: Sdílím podobné obavy

Roman Sobotka,2019-06-13 11:28:48

Vysadbou stromu moc CO2 z atmosfery neztahnete. Stromy rostou pomalu, zabiraji obrovskou plochu, vetsinou jde o C3 typ fotosyntezy, takze se slusna frakce fixovaneho CO2 zase uvolni diky fotorespiraci, a zbytek pote, co se zacne strom po odumreni rozkladat. Pokud drevo spalite, tak mate vsechno CO2 zase v atmosfere.

Rizika jsou spojene s jakymkoli vynalezanim od vynalezu strelneho prachu. Tento konkretni vyzkum ale zrovna zadne velke hrani na panaboha neni. Vezme se normalni bakterie jako je Escherichia coli (vsude kolem nas) a prosyti se nano-kulickami, ktere absorbuji fotony. Na clanek jsem se nedival, ale z abstraktu to vypada, ze svetlem-excitovane kulicky maji tendenci redukovat CO2 a N2.

https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/jacs.9b02549

Je dost mozne, ze to zustane pouze jako koncept, ale neco takoveho by bylo docela uzitecne. Svetlo je asi tak jediny zdroj energie, ktereho je opravdu dostatek.

Odpovědět

Pěkně

Alexandr Kostka,2019-06-13 09:03:43

Ale jestli se to umí samo rozmnožovat, tak potěš koště až to uteče. Oceán, ve kterém se tohle namnoží na miliony tun, ráno vyrábějící amoniak a odpoledne plasty..

Odpovědět


Re: Pěkně

Pavel Hudecek,2019-06-13 09:36:17

A kde tam seženou správné kvantové tečky?

Odpovědět


Re: Re: Pěkně

Jarda Votruba,2019-06-13 10:13:17

pan Kostka předpokládá ( a většina čtenářů s ním) , že se ty breberky budou rozmnožovat i s těmi tečkami.

Pokud ne, tak mi to přijde jako hezký experiment, nic víc. Asi jsem staromodní ale nějak si nedovedu představit průmyslovou výrobu baketrií, kdy do každé musím strčit čip. Pak se celý efekt ztrácí.

Taky mám obavy až se někomu povede udělat nějakou životaschopnou bakterii , která zdrhne do odpadu a úspěšně opanuje Zeměkouli.

Odpovědět


Re: Re: Re: Pěkně

Pavel Hudecek,2019-06-13 11:47:22

Nikoli většina čtenářů, ale většina nepozorných čtenářů. V článku se jasně píše:
---
Nagpalův tým vytvořil kvantové tečky, které mohou pasivně difuzí proniknout do bakteriálních buněk. Tyto kvantové tečky navrhli tak, aby se samovolně spojily s vybranými enzymy, které zpracovávají atmosférický oxid uhličitý a dusík.
---
Naopak se tam nikde nepíše nic o tom, že by vytvořili nějaký nový druh bakterií, takže se dá očekávat, že tyto bakterie žily po celém světě dávno před příchodem člověka.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Pěkně

Alexandr Kostka,2019-06-13 12:57:54

Aha. Tak děkuji pozornějšímu čtenáři.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni














Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace