Нанофильтры для удаления антибиотиков из источников воды

Источник: phys.org

Исследователи из Университета Цинциннати (США) опубликовали отчет, в котором описывается разработка и испытания нанофильтров, способных удалять антибиотики из открытых водоемов — рек и озер. Эффективность новой технологии намного выше, чем обычная фильтрация при помощи активированного угля. Наличие антибиотиков в поверхностных водах вредно тем, что оно стимулирует рост лекарственно устойчивых бактерий и убивает полезные микроорганизмы. В итоге патогенные микробы и вирусы становятся более многочисленными, и состояние рек и озер ухудшается.

Наносферы, каждая из которых в диаметре меньше человеческого волоса, могут захватывать до 64% антибиотиков, находящихся в поверхностных водах (против 40%, захватываемых обычными фильтрами). Фильтры обладают высокой степенью селективности, и не забиваются донными отложениями, как угольные. Кроме того, новая технология позволяет извлекать захваченные антибиотики, перерабатывать их и использовать повторно. Наконец, работа наносфер не требует значительных энергозатрат — крошечные частицы просто плывут по течению.

Такие уникальные свойства фильтров обеспечиваются за счет двух белков. Как сообщил один из авторов проекта, доцент Дэвид Уэнделл, первый из них — так называемый AcrB-насос. Именно этот фермент обеспечивает устойчивость многих бактерий к лекарственным препаратам. Он, как насос, закачивает опасные для микробов соединения внутрь специальных резервуаров, причем действует селективно. Ученые смогли использовать уникальный продукт эволюции микробов в своих целях, для работы нанофильтров. Другой белок называется дельта- родопсин, он часто используется в органических солнечных батареях. В новом фильтре «солнечный» протеин функционирует как поставщик энергии для работы AcrB насоса.

Вместе со своим соавтором, докторантом Венделл Капур, г-н Уэнделл провел полевые испытания нанофильтра. Эксперименты проводились на воде, собранной из реки Литтлривер в Майами. Белковые фильтры, питаемые только солнечным светом, смогли выборочно удалить из воды антибиотики ампициллин и ванкомицин (часто используются для лечения людей и животных), другие лекарства, пятно нуклеиновой кислоты и бромистый этидий (потенциальный канцероген для человека и водных животных). Угольные фильтры при очистке воды показали меньшую эффективность. В ближайшее время ученые собираются проверить эффективность новой системы для фильтрации поверхностных вод от гормонов и тяжелых металлов.