Grafenem potažené nanokuličky zabíjejí rezistentní bakterie v odpadní vodě  
Odpadní vody bývají plné rezistentních bakterií i volně plujících genů s rezistencemi vůči antibiotikům. Nanokuličky z bismutu, kyslíku a uhlíku, zabalené do oxidu grafenu, chrlí do okolní vody kyslíkové radikály, které udělají z rezistentních mikrobů a jejich genů řešeto.

Bakterie E. coli polapené vražednými nanočásticemi. Kredit: Deyi Li/Tongji University.
Bakterie E. coli polapené vražednými nanočásticemi. Kredit: Deyi Li/Tongji University.
Není tajemstvím, že mikrobi rezistentní vůči antibiotikům představují jednu z klíčových zdravotních hrozeb dneška. Významnou součástí problému je i to, že si mikroorganismy mezi sebou nadšeně předávají rozmanité geny pro rezistenci. Běžně se to děje třeba v odpadních vodách. Výzkumný tým americké Rice University se tomu rozhodl učinit přítrž. Vyvinuli systém s nanočásticemi obalenými oxidem grafenu, které v odpadní vodě zneškodní jak rezistentní bakterie, tak i rezistentní geny, které se tam volně pohybují.

 

Pingfeng Yu. Kredit: P. Yu.
Pingfeng Yu. Kredit: P. Yu.

Bakterie na to moc nevypadají, ale ve skutečnosti to jsou docela společenská stvoření. S oblibou vytvářejí bakteriální společenstva, v nichž se pak snadno šíří užitečné geny. A to jsou také právě geny pro rezistenci vůči antibiotikům. V prostředí plném antibiotik jsou pro mikroby k nezaplacení. Zároveň se běžně stává, že tyto geny nesoucí návody pro proteiny nezbytné k rezistenci přetrvávají po dlouhou dobu v prostředí. Mohou se dostat do odpadní vody a pak i do přírodních toků a nádrží. Rezistentní bakterie tam ani nemusejí proniknout a rezistence se šíří i bez nich.

 

Proto v řadě případů nestačí zlikvidovat samotné rezistentní bakterie, i když ani to není samozřejmě vůbec jednoduché. Je nutné zničit i geny s rezistencí. Vědecké týmy pracují na postupech, s nimiž by bylo možné zabránit bakteriím tyto geny šíři, a také na postupech, s nimiž lze zároveň likvidovat jak rezistentní bakterie, tak i geny s rezistencemi.

Grafenové nanočástice likvidují rezistentní bakterie (ARB) a volně plující geny s rezistencí (eARG). Kredit: Alvarez Research Group/Rice University.
Grafenové nanočástice likvidují rezistentní bakterie (ARB) a volně plující geny s rezistencí (eARG). Kredit: Alvarez Research Group/Rice University.

Právě taková je nová technologie týmu Rice University, kterou vyvinul Pingfeng Yu se svými kolegy. Jde o dezinfekční systém pro použití v čistírnách odpadních vod. Klíčovým prvkem jsou fotokatalyzátory, což jsou v tomto případě nanokuličky z bismutu, kyslíku a uhlíku. Když jsou tyto nanokuličky ozářené světlem, tak vyrábějí volné kyslíkové radikály. Ty „prostřílejí“ bakterie i volně plující geny jako broky.

 

V experimentech s multirezistentními kmeny E. coli vyšlo najevo, že nanokuličky fungují lépe, když jsou obalené ochrannou vrstvou oxidu grafenu. Díky této vrstvě nanokuličky vychrlí trojnásobné množství volných kyslíkových radikálů. Obalení nanokuliček oxidem grafenu také vylepšuje navázání bakterií k těmto nanočásticím, kvůli posíleným hydrofobním interakcím mezi nanokuličkou a povrchem bakterie. Nanokuličky jsou zároveň dost velké na to, aby je bylo možné filtrovat ven z vody a používat několikrát po sobě. Badatelé ověřili, že i když se jejich nanokuličky použijí desetkrát, tak si uchovají téměř veškerou původní fotokatalytickou aktivitu a schopnost tvořit kyslíkové radikály.

 

Literatura

Rice University 20. 7. 2020.

Water Research 184: 116157.

Datum: 29.07.2020
Tisk článku

Uhlík v ekosystémech České republiky v měnícím se klimatu - Marek Michal V., kol.
 
 
cena původní: 350 Kč
cena: 294 Kč
Uhlík v ekosystémech České republiky v měnícím se klimatu
Marek Michal V., kol.
Související články:

Grafen jako ideální vodní filtr     Autor: Dagmar Gregorová (31.01.2012)
Čištění vody houbou z uhlíkových nanotrubiček     Autor: Stanislav Mihulka (30.01.2014)
Grafenové nanosíto udělá z mořské vody pitnou     Autor: Stanislav Mihulka (04.04.2017)
Přes filtr z pozoruhodného grafairu můžete vypít vodu z přístavu v Sydney     Autor: Stanislav Mihulka (20.02.2018)



Diskuze:

Oxid grafenu (GO)

Vojtěch Běhunčík,2020-07-29 19:44:28

Membrány s GO se používají v technologiích pro odsolování a čištění vody - viz starší článek zde
https://www.osel.cz/9332-grafenove-nanosito-udela-z-morske-vody-pitnou.html

Více o GO
https://www.sciencedirect.com/topics/chemistry/graphene-oxide

Odpovědět

Trochu nebezpečné

Martin Zeithaml,2020-07-29 09:03:40

Z článku soudím, že ty kuličky jsou velmi odolné a nedokážu si představit že by se dostali do volné přírody. Kyslík ve stavu zrodu zabíjí vše s čím přijde do styku. Při havárii, nebo přívalovém lijáku čističky snadno přetečou a tohle by mohlo být o hodně horší než ty splašky.

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