Phát minh ‘vật liệu sống’ giúp lọc nước

Nhóm nghiên cứu hydrat hóa loại polymer có nguồn gốc từ rong biển được gọi là alginate, đồng thời biến đổi gien một loại vi khuẩn quang hợp trong nước tên là cyanobacteria để tạo laccase - enzyme trung hòa được chất ô nhiễm hữu cơ như kháng sinh, thuốc nhuộm, dược phẩm và BPA. Thành phần này được kết hợp rồi đưa vào máy in 3D cho ra một thiết kế dạng lưới đảm bảo vi khuẩn tiếp cận tối ưu với ánh sáng, khí và chất dinh dưỡng.

Giảng viên Đại học California Susan Golden cho biết: “Sự kết hợp này cho phép chúng tôi áp dụng kiến thức di truyền và sinh lý học của vi khuẩn lam tạo ra vật liệu sống. Giờ đây chúng ta có thể suy nghĩ về các tính năng mới để phát triển sản phẩm hữu ích hơn”.

Nhóm nghiên cứu thử nghiệm bằng cách cho vật liệu vào nước bị ô nhiễm bởi indigo carmine (loại thuốc nhuộm màu xanh thường được sử dụng trong sản xuất vải denim). Vật liệu khử màu nước một cách an toàn và hiệu quả trong nhiều ngày.

Tuy nhiên hỗn hợp alginate - vi khuẩn lam lưu lại trong nước. Để giải quyết vấn đề, nhóm nghiên cứu chỉnh sửa vi khuẩn lam phản ứng bất lợi với theophylline (chất tương tự caffeine trong nhiều loại trà và chocolate). Khi vật liệu tiếp xúc theophylline thì vi khuẩn tự tạo ra một loại protein phá hủy tế bào của chính mình, qua đó loại bỏ hỗn hợp alginate - vi khuẩn lam.

Giáo sư Jon Pokorski (thành viên nhóm nghiên cứu) khẳng định vật liệu có thể được sử dụng xử lý chất ô nhiễm cụ thể, sau đó chỉ cần thêm theophylline tiêu diệt vi khuẩn lam. Vì vậy không có rủi ro vi khuẩn biến đổi gien tồn tại ngoài môi trường. Nhưng nhóm vẫn đặt mục tiêu phát triển được loại vật liệu “tự hủy” mà không cần thêm chất bên ngoài.