Βιοσυνθετικός νανοκαταλύτης χρυσού ικανός να ανιχνεύει και να καθαρίζει βιομηχανικούς ρύπους
Τα νανοσωματίδια χρυσού, πλατίνας και αργύρου έχουν λάβει μεγάλη προσοχή από τους ερευνητές λόγω της χρησιμότητάς τους για τη βιωσιμότητα του περιβάλλοντος. Μεταξύ αυτών των νανοσωματιδίων ευγενούς μετάλλου, ο χρυσός είναι το πιο σημαντικό λόγω της υψηλότερης βιοσυμβατότητας, της μακροπρόθεσμης σταθερότητας και της αντοχής του στην οξείδωση. Επιπλέον, τα νανοσωματίδια χρυσού (GNP) έχουν βρει σημαντικές εφαρμογές στη βιοαποκατάσταση και σε πολλές άλλες πτυχές στη βιομηχανία.
Εκτός από τις φυσικές και χημικές διεργασίες για τη σύνθεση των ΑΕΠ, η μικροβιακή σύνθεση είναι πολύ σημαντική, καθώς αυτή η διαδικασία είναι καθαρή, οικονομικά αποδοτική και φιλική προς το περιβάλλον.
Απομονώσαμε ένα βακτηριακό στέλεχος Staphylococcus warneri ( SuMS_N03) από ιζήματα εδάφους των μαγκρόβων εκβολών του Sundarbans, μια τοποθεσία παγκόσμιας κληρονομιάς, και χρησιμοποιήσαμε την ενδοκυτταρική πρωτεΐνη αυτού του βακτηρίου για τη σύνθεση GNP. Από όσο γνωρίζουμε, αυτή είναι η πρώτη αναφορά για τη σύνθεση ΑΕΠ χρησιμοποιώντας το στέλεχος Staphylococcus warneri, που δεν ήταν ποτέ γνωστό για κάποια βακτηριακή λειτουργία. Αυτά τα νανοσωματίδια έδειξαν κορυφή συντονισμού επιφανειακού πλασμονίου στα 535 nm. Η μικροσκοπική ανάλυση ηλεκτρονίων μετάδοσης (TEM) και η μικροσκοπική ανάλυση ηλεκτρονίων σάρωσης (SEM) αποκάλυψε ότι τα νανοσωματίδια ήταν σφαιρικά και μεγέθους 15-25 nm.
Σε αυτή τη χιλιετία, μαζί με τη βιομηχανική ανάπτυξη και την αυξανόμενη αστικοποίηση, το περιβάλλον μας εκτίθεται σε τεράστια ποσότητα οργανικών ρύπων με αποτέλεσμα βλάβες στην υγεία. Μεταξύ πολλών ρύπων του νερού, οι νιτροαρωματικές ενώσεις είναι οι πιο τοξικές. Αυτά χρησιμοποιούνται συνήθως στην παραγωγή βαφών, εκρηκτικών και φυτοφαρμάκων σε διάφορες βιομηχανίες. Οι ενώσεις αυτές που απελευθερώνονται στο περιβάλλον παρουσιάζουν σοβαρές καρκινογόνες και μεταλλαξιογόνες απειλές όχι μόνο για την ανθρώπινη υγεία αλλά για ολόκληρο το οικοσύστημα. Ο εντοπισμός και η απόρριψη αυτών των βιομηχανικών ρύπων αποτελούν σημαντικές προκλήσεις τις επόμενες ημέρες για τη διατήρηση του περιβάλλοντος μας.
Για τη διερεύνηση της χρησιμότητας των GNP που έχουν συντεθεί ως ένα αποτελεσματικό υπόστρωμα νανο-αισθητήρα για τον σκοπό της ανίχνευσης διαφορετικών ρύπων, πραγματοποιήθηκε μέτρηση εξαρτώμενης από τη συγκέντρωση της φασματοσκοπίας Raman και αυτά τα βιοσυντιθέμενα GNP βρέθηκαν να είναι χρήσιμα ως ανώτερος αισθητήρας για την υπερευαίσθητη ανίχνευση διαφορετικών ρύπων και τοξικών χρωστικών σε ένα μόνο μοριακό επίπεδο.
Τα ως-συντιθέμενα ΑΕΠ χρησιμοποιήθηκαν επίσης σε καταλυτικές εφαρμογές, ειδικά σε περιπτώσεις αποδόμησης νιτροαρωματικών ρύπων στα βιομηχανικά λύματα. Παρόλο που υπάρχουν πολλές μέθοδοι όπως η ιοντοανταλλακτική προσρόφηση, η διήθηση, η χημική καθίζηση για την εξάλειψη αυτών των ρύπων, δεν είναι απολύτως αποτελεσματικές. Υπάρχει μεγάλη απαίτηση για την ανίχνευση και την αποτοξίνωση αυτών των τοξικών ρύπων εύκολα και γρήγορα χρησιμοποιώντας έναν αποτελεσματικό νέο καταλυτικό παράγοντα. Στο πείραμά μας, παρατηρήσαμε ότι οι νιτροαρωματικές ενώσεις π.χ. Η 2 και η 4-νιτροανιλίνη και η 2 και η 4-νιτροφαινόλη αποικοδομήθηκαν πλήρως σε μη τοξικές ενώσεις παρουσία ίχνους ποσότητας GNPs μέσα σε μια σύντομη περίοδο 10 λεπτών. Τα ΑΕΠ μας παρουσιάζουν εξαιρετική καταλυτική δραστηριότητα με σημαντικά υψηλό ποσοστό με ανακυκλώσιμο τρόπο.
Αυτά τα ευρήματα περιγράφονται στο άρθρο με τίτλο Green-fabrication of gold nanomaterials using Staphylococcus warneri από τις εκβολές Sundarbans:Ένας αποτελεσματικός ανακυκλώσιμος νανο-καταλύτης για την αποδόμηση νιτρο-αρωματικών ρύπων, που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Environmental Science and Pollution Research. Αυτή η έρευνα είναι το αποτέλεσμα μιας ομαδικής εργασίας με επικεφαλής τους Sudip Nag, Arnab Pramanik, Dhrubajyoti Chattopadhyay και Maitree Bhattacharyya από το Τμήμα Βιοχημείας του Πανεπιστημίου της Καλκούτας, Ινδία.
