Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Enzym występujący w ludzkich płucach radzi sobie z czystym grafenem

Recommended Posts

Mieloperoksydaza (MPO), enzym występujący w płucach, rozkłada czysty grafen.

MPO to enzym należący do peroksydaz. Jest wydzielany przez neutrofile. Po wykryciu ciała obcego bądź bakterii neutrofile otaczają je i uwalniają MPO.

Wcześniejsze badania Graphene Flagship wykazały, że MPO może biodegradować tlenek grafenu. Dotąd jednak sądzono, że niefunkcjonalizowany grafen jest bardziej oporny na degradację. By to sprawdzić, zespół z Francji, Szwecji i Hiszpanii prowadził testy ex vivo na jedno- i wielowarstwowym grafenie.

Wykorzystaliśmy 2 postaci grafenu, jedno- i wielowarstwową [...]. Wystawiono je na oddziaływanie MPO w obecności nadtlenku wodoru. Okazało się, że peroksydaza była w stanie je degradować i utleniać. To było naprawdę nieoczekiwane, bo sądziliśmy, że niefunkcjonalizowany [niemodyfikowany] grafen jest bardziej oporny niż tlenek grafenu - opowiada Alberto Bianco z CNRS.

Rajendra Kurapati, również z CNRS, dodaje, że wyniki pokazują, że wysoce rozpraszalny grafen może być rozkładany w organizmie w wyniku działania neutrofili.

Po udanych testach ex vivo przyszedł czas na badania in vivo. Prof. Bengt Fadeel z Karolinska Institutet uważa, że zrozumienie, czy grafen jest biodegradowalny, czy nie, jest bardzo istotne dla zastosowań biomedycznych i innych tego materiału. Fakt, że komórki układu odpornościowego są w stanie sobie z nim radzić, jest bardzo obiecujący.

Prof. Maurizio Prato dodaje, że enzymatyczny rozkład grafenu to bardzo ważny temat, gdyż, zasadniczo, grafen rozproszony w atmosferze mógłby wyrządzić jakieś szkody. Jeśli jednak istnieją mikroorganizmy zdolne do degradacji grafenu i materiałów pokrewnych, ich wpływ na środowisko (uporczywość) powinna znacznie spaść. Prato zaznacza, że należy badać produkty enzymatycznego rozkładu (pochodne): ich budowę i ewentualne oddziaływania na zdrowie i środowisko.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Plastik, który ulega błyskawicznej degradacji, nie znalazłby zbyt wielu zastosowań w życiu codziennym. Jednak taki znikający materiał znajduje się w kręgu zainteresowań tych, którzy zajmują się np. działalnością wywiadowczą. Dlatego też Pentagon i CIA z pewnością będą uważnie śledziły American Chemical Society Fall 2019 National Meeting & Exposition, gdzie zostaną zaprezentowane ostatnie postępy w pracach nad takim materiałem.
      To nie jest coś, co powoli rozkłada się przez rok, jak biodegradowalny plastik, do którego konsumenci mogą być przyzwyczajeni. Ten polimer znika natychmiast, jak za włączeniem guzika, mówi doktor Paul Kohl z Georgia Institute of Technology (Georgia Tech), którego zespół pracuje nad błyskawicznie rozkładającym się polimerem.
      Polimer powstaje z myślą o potrzebach Pentagonu. Dzięki niemu mogłyby powstać np. urządzenia czy pojazdy, które dosłownie znikają w oczach. To znakomicie ułatwiłoby przeprowadzanie tajnych misji, gdyż można by takie urządzenia i pojazdy pozostawiać, nie martwiąc się, że przeciwnik je znajdzie.
      Z chemicznego punktu widzenia wykorzystano tutaj temperaturę polimeryzacji, która jest powiązana z napięciem sterycznym, czyli rodzajem odpychania się elektronów. Jeśli temperatura polimeryzacji pozostaje w pewnym przedziale, materiał jest stabilny. Jednak powyżej pewnej granicy temperatury napięcie steryczne rośnie do tego stopnia, że materiał się rozpada.
      Zjawisko to możemy obserwować np. w przypadku polistyrenu. To bardo stabilny materiał w granicach temperatury polimeryzacji. Jednak wystarczy wsadzić go do ognia i błyskawicznie się rozpływa. Tutaj mamy do czynienia z rozpadem tysięcy wiązań chemicznych. Natomiast w materiale opracowanym przez zespół Kohla wystarczy, by doszło do rozpadku jednego wiązania, a następuje efekt domina i rozpadają się wszystkie.
      Różne zespoły naukowe już wcześniej pracowały nad podobnymi rozwiązaniami, jednak problemem była ich stabilność w temperaturze pokojowej. Kohlowi udało się przezwyciężyć te problemy.
      Początkowo stworzyliśmy materiał, który był wrażliwy na ultrafiolet. Mogliśmy więc wytwarzać go w pomieszczeniu dobrze oświetlonym lampami fluorescencyjnymi i pozostawał on stabilny, mówi Kohl. Jednak po wystawieni na działanie światła słonecznego materiał odparowywał lub zamieniał się w formę ciekłą. Można więc wyprodukować z niego pojazd, który będzie poruszał się w nocy czy nad ranem, a zniknie w pełnym słońcu.
      To jednak był początek prac. Uczeni z Georgia Tech stworzyli też polimer reagujący na sztuczne światło. Mamy polimery przystosowane do działania w pomieszczeniach. Wchodzisz do pomieszczenia, zapalasz światło i urządzenie znika, mówi Kohl. Jakby jeszcze tego było mało, naukowcy opracowali sposób na odroczenie depolimeryzacji materiału. Możemy opóźnić depolimeryzację o konkretną ilość czasu – godzinę, dwie, trzy. Trzymasz swoje urządzenie w ciemności do czasu, aż chcesz je użyć. Potem wystawiasz je na działanie światła słonecznego, a ono działa przez trzy godziny i następnie się rozkłada, wyjaśnia Kohl.
      Naukowiec mówi, że nowy materiał przyda się nie tylko w zastosowaniach wojskowych czy wywiadowczych. Wyobraża on sobie czujniki środowiskowe, które zbierają dane, a po zakończeniu badań rozpuszczają się, wywierając minimalny wpływ na środowisko.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Dowody są jasne: natura ma problemy. A to znaczy, że i my mamy problemy, mówi Sandra Diaz, współprzewodnicząca Global Assessment Report on Biodiversity and Ecosystem Services. Dzisiaj w Paryżu ujawniono 40-stronicowe podsumowanie raportu na temat stanu całego ekosystemu Ziemi. Pełny raport będzie liczył prawdopodobnie ponad 1500 stron.
      To pierwszy od 15 lat zbiorczy raport na temat stanu ziemskiej przyrody. Powstał on na podstawie około 15 000 prac naukowych. Zespół redakcyjny liczył 145 ekspertów z 50 krajów. Jest pierwszym raportem, w którym obok wiedzy naukowej zawarto dane i informacje dostarczone przez rdzennych mieszkańców różnych obszarów globu. Autorzy raportu mówią, że znaleźli przygniatające dowody, iż działalność człowieka doprowadziła do załamania ekosystemu. Główne grzechy naszego gatunku to wylesianie, nadmierny połów ryb, kłusownictwo, polowania dla mięsa, zmiany klimatyczne, zanieczyszczenia oraz rozprzestrzenianie gatunków inwazyjnych.
      W 2017 roku odkryto nowy podgatunek orangutana, orangutana z Tapanuli. To najrzadsza małpa. Las deszczowy na północy Sumatry to dom dla ostatnich 800 przedstawicieli tego podgatunku. Młode zostają przy matce przez 10 lat. Tyle bowiem czasu muszą się od niej uczyć, by móc samodzielnie przetrwać. Obecnie urodzone młode mogą nigdy nie dożyć do samodzielności. Las w którym mieszkają jest wycinany pod uprawy palmy oleistej czy budowę kopalń. Olej palmowy jest kupowany przez polski i europejski przemysł spożywczy i kosmetyczny i trafia m.in. do ciastek. Kupując produkty zawierające ten składnik przyczyniamy się do likwidacji kolejnych gatunków roślin i zwierząt.
      Raport przygotowany przez Intergovernmental Science-Policy Platform on Biodiversity and Ecosystem Services (IPBES) przynosi alarmujące wieści. Coraz większe obszary oceanów są martwe. W odległych częściach lasów tropikalnych panuje cisza, gdyż zanikły owady, a wraz z nimi zniknęły ptaki, obszary trawiaste pustynnieją. Ludzie doprowadzili do znaczących zmian na 75% obszarów lądu oraz 66% obszaru oceanów. Autorzy raportu doliczyli się już ponad 400 martwych stref na oceanach, a ich łączna powierzchnia jest niewiele mniejsza od powierzchni Polski.
      Podkopujemy fundamenty naszej gospodarki, sposobu życia, bezpieczeństwa żywnościowego, zdrowia i jakości życia na całym świecie, mówi sir Robert Watson, przewodniczący IPBES. Moim największym zmartwieniem jest stan oceanów. Plastik, martwe strefy, nadmierne połowy, zakwaszenia wód... Naprawdę niszczymy oceany na wielką skalę.
      Człowiek w całej swojej historii nie doświadczył tak wielkiego załamania ekosystemu. Zdaniem autorów raportu, obecnie zagrożonych wyginięciem jest około miliona gatunków roślin i zwierząt. Niektóre z nich mogą zniknąć w ciągu kilku dekad. Średnia liczebność gatunków w większości habitatów lądowych spadła od 1900 roku o 20%. Zagrożonych jest ponad 40% płazów, 33% koralowców i ponad 33% ssaków morskich. Mniej jasny jest stan owadów, ale wiemy, że co najmniej 10% gatunków jest zagrożonych. Od XVI wieku wyginęło co najmniej 680 gatunków kręgowców, a do roku 2016 z powierzchni ziemi zniknęło ponad 9% udomowionych ssaków wykorzystywanych jako źródła żywności pracy w rolnictwie. Co najmniej 1000 kolejnych gatunków takich ssaków jest zagrożonych.
      Ekosystemy, gatunki, dzikie populacje, lokalne odmiany i gatunki udomowionych roślin i zwierząt stopniowo znikają. Utrzymująca nas sieć życia na Ziemi staje się coraz mniejsza i coraz bardziej dziurawa. Zjawiska te to bezpośredni skutek działań człowieka. Zagrażają one dobrostanowi ludzi na całym świecie, mówi współautora badań profesor Josef Settle.
      Działania naszego gatunku prowadzą do błyskawicznej degradacji Ziemi. Od 1970 roku wartość produkcji rolnej zwiększyła się o około 300%, zbiory włókna surowego wzrosły o 45%, a każdego roku ludzkość zużywa około 60 miliardów ton surowców odnawialnych i nieodnawialnych, to 2-krotnie więcej niż w roku 1980. Jednocześnie degradacja ziemi spowodowała spadek produktywności aż 23% globalnych upraw. Zanikanie owadów zapylających zagraża obszarom rolnym, na których uprawiane są co roku rośliny o łącznej wartości 577 miliardów USD. Z powodu degradacji obszarów przybrzeżnych nawet 300 milionów ludzi na świecie jest zagrożonych przez większą liczbą powodzi i huraganów. Przykładem niech będzie cyklon Nargis, który 11 lat temu zabił niemal 140 000 ludzi. Skutki cyklonu i następujących po nim powodzi byłyby znacznie mniejsze, gdyby wcześniej ludzie nie zniszczyli lasów namorzynowych, będących naturalną ochroną dla wybrzeża.
      W 2015 roku aż 33% zasobów ryb było nadmiernie odławianych, 60% było odławianych na maksymalnym możliwym poziomie. Jedynie 7% połowów prowadzono tak, że populacja ma szansę się odrodzić.
      Od 1992 roku powierzchnia obszarów miejskich zwiększyła się ponaddwukrotnie.
      Od 1980 roku zanieczyszczenie plastikiem zwiększyło się 10-krotnie. Każdego roku do wód i gleb ludzie wypuszczają 300-400 milionów ton metali ciężkich, toksyn, rozpuszczalników i innych odpadów przemysłowych. Do tego należy dodać olbrzymią ilość nawozów sztucznych, które są głównymi odpowiedzialnymi za powstawanie oceanicznych martwych stref.
      Ludzie niszczą też przyrodę wprowadzając inwazyjne gatunki na nowe tereny. Autorzy raportu dysponowali szczegółowymi danymi dotyczącymi 21 krajów i okazało się, że od 1970 roku liczba gatunków inwazyjnych zwiększyła się w każdym z nich o około 70%.
      Poważnym problemem są zmiany klimatu. Specjaliści ocenili, że 47% ssaków lądowych oraz niemal 25% zagrożonych gatunków ptaków może już odczuwać negatywne skutki tych zmian.
      Autorzy raportu przygotowali też liczne scenariusze przyszłego rozwoju sytuacji. Wszystkie one – z wyjątkiem jednego – pokazują, że negatywne trendy będą kontynuowane po roku 2050. Ten jeden scenariusz, który pozwoli uratować ziemski ekosystem, a zatem pozwoli na zapewnienie dobrego poziomu życia jak największej liczbie ludzi, zakłada przeprowadzenie fundamentalnej przebudowy gospodarek i społeczeństw.
      Zmiana ta wymaga rozsądnego zarządzania, zmiany przyzwyczajeń czy technologii produkcji. Przykładem niech będzie tutaj wspomniany już olej palmowy. Jego produkcja oznacza katastrofę ekologiczną w Azji. Wycinane są lasy tropikalne, zanikają kolejne gatunki. A wszystko po to, by odpowiedzieć na zapotrzebowanie konsumentów w Europie czy Ameryce Południowej, zajadających się przemysłowo produkowanymi słodyczami. Możliwe jest produkowanie słodyczy bez oleju palmowego, jednak firmy nie odczuwają presji ze strony konsumentów, nie widzą więc potrzeby zmiany technologii produkcji i dokonywania inwestycji.
      Raport pokazuje też, że obszary zarządzane przez lokalne społeczności i rdzenną ludność są zwykle w lepszej kondycji niż obszary zarządzane przez państwa czy korporacje. Co najmniej 25% światowych lądów jest zarządzanych, używanych lub zajmowanych przez rdzenną ludność. Obszary te są w znacznie lepszej kondycji niż te, którymi zarządzają państwa i firmy. Jednak coraz częściej prawa tych społeczności są naruszane, a rządy poszczególnych państw nie biorą pod uwagę i nie szanują ich wiedzy. Autorzy raportu uważają, że lokalne społeczności będą kluczowym elementem transformacji, której musimy dokonać, jeśli do roku 2050 chcemy poprawić stan ziemskich ekosystemów.
      Trudno jednak będzie zmusić rządy do przestrzegania praw rdzennych mieszkańców. Warto tutaj przytoczyć przykład Filipin, gdzie przed 40 laty rdzennym mieszkańcom udało się zablokować budowę zapór wodnych na rzece Chico. Obecnie budowy ruszyły i są prowadzone za chińskie pieniądze w ramach programu „Jeden pas i jedna droga”. Ten chiński „nowy Jedwabny Szlak” już w ubiegłym roku został nazwany najbardziej ryzykownym pod względem ekologicznym przedsięwzięciem w historii człowieka.
      Z podsumowania raportu wynika jeden wniosek. Przyszłość nie będzie dla ludzkości dobra, jeśli już teraz nie zaczniemy działać. Nie ma dla nasz przyszłości bez zdrowego środowiska naturalnego, mówi Sandra Diaz.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Odpady plastikowe są wszędzie: na wysypiskach śmieci, w lasach, morzach i oceanach... Naukowcy mają mnóstwo pomysłów na to, jak z nimi walczyć. W ten trend ten wpisuje się też wynalazek z UMK w Toruniu: preparat przyspieszający proces rozkładu plastiku.
      Preparat, którego twórczynią jest dr hab. Grażyna Dąbrowska - genetyk z toruńskiego Uniwersytetu Mikołaja Kopernika, może przyspieszyć nawet o 20 proc. rozkład plastikowych materiałów zalegających na wysypiskach śmieci. Zawiera on mikroorganizmy (zwłaszcza grzyby) zdolne do wytwarzania enzymów hydrolitycznych degradujących plastik.
      Dr hab. Dąbrowska pracuje w Zakładzie Genetyki na Wydziale Biologii i Ochrony Środowiska UMK, gdzie zajmuje się m.in. genetyką roślin, ich interakcjami z mikroorganizmami oraz biodegradacją tworzyw sztucznych, zanieczyszczających glebę i wody. Ta wiedza pozwoliła jej dobrać składniki preparatu.
      Co grzyby mają wspólnego z plastikowymi odpadami? Jak się okazuje, całkiem sporo. Jak tłumaczy badaczka, składniki preparatu mają szczególne właściwości, dzięki którym mogą wejść w reakcję chemiczną z plastikiem. Dzięki temu tworzywa sztuczne tracą swoje właściwości: stają się na przykład mniej rozciągliwe czy bardziej przepuszczalne dla gazów, pary wodnej, tlenu czy dwutlenku węgla - opisuje dr hab. Dąbrowska.
      Efekty wynalazku z Torunia można zaobserwować po kilku miesiącach działania. Jak tłumaczy jego twórczyni, działanie preparatu wzmacniają wytwarzane przez grzyby białka, tworzące na powierzchni plastiku (zwłaszcza PET) specyficzną warstwę, ściśle przylegającą do danego tworzywa. Rosnąca grzybnia przylega więc do polimeru, równocześnie wytwarzając enzymy degradujące i zmieniające jego strukturę. Co znacznie zwiększa skuteczność procesu przyspieszania biodegradacji - tłumaczy dr hab. Dąbrowska.
      Twórczyni preparatu widzi jego zastosowanie przede wszystkim pod sam koniec cyklu życiowego wysypisk śmieci, w procesie rekultywacji. Przez wiele lat w Polsce nie była prowadzona poprawna selekcja odpadów i właściwie większość tworzyw sztucznych znajduje się w tym momencie na składowiskach odpadów. Ich ilości są olbrzymie - dlatego tak pomocne byłoby zmniejszenie ich gabarytów, przyspieszenie procesu ich rozkładu na samym początku procesu odzyskiwania terenu składowiska - opowiada badaczka.
      Rekultywacja wysypiska śmieci to długi i skomplikowany proces. Jego ostatecznym celem jest zmniejszenie negatywnego wpływu zebranych śmieci na środowisko - oraz zintegrowanie terenu wysypiska z jego otoczeniem. Odpady są prasowane przez ciężki sprzęt, po czym obsypuje się je kolejnymi warstwami gleby, aby wreszcie - w ostatnim etapie - obsiać roślinami.
      Preparat mógłby być dodawany do pierwszej warstwy gleby - ma on bowiem jeszcze jedną ważną właściwość. Mikroorganizmy dobraliśmy w taki sposób, żeby charakteryzowały się dodatkowo zdolnością do wchodzenia w interakcje z roślinami i stymulowania roślin do wzrostu - mówi badaczka.
      Jest to działanie kompleksowe - podkreśla. W ten sposób możemy równocześnie przyspieszamy degradację tego, co niekorzystne - jak i pozytywnie oddziaływać na rośliny i inne organizmy.
      Skąd pomysł stworzenia preparatu? Impulsem była obserwacja: mam trójkę dzieci i widzę, ile potrafimy wyprodukować plastikowych odpadów w jednym gospodarstwie domowym... To właśnie troska o to, co się stanie z naszym środowiskiem, natchnęła mnie do tego, aby do walki z plastikiem zalegającym na wysypiskach zastosować badania, które prowadzę na co dzień - podsumowuje toruńska biolog.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Po paru tygodniach mikroorganizmy glebowe kolonizują i zaczynają rozkładać powierzchnię polimeru - poli(adypinianu-co-tereftalanu butylenu), PBAT. To pokazuje, że warto by nim zastąpić polietylen, wykorzystywany np. w foliach do ściółkowania.
      Naukowcy ze Szwajcarii wyjaśniają, że skażenie plastikiem zagraża glebom uprawnym, bo rolnicy z całego świata stosują bardzo dużo polietylenowej folii do ściółkowania. Zwalczają w ten sposób chwasty, podwyższają temperaturę gleby i utrzymują jej wilgotność, co łącznie pozwala zwiększyć plony.
      Niestety, po zbiorach często trudno zebrać filmy w całości, zwłaszcza gdy mają one zaledwie parę mikrometrów grubości. Resztki akumulują się w glebie i ograniczają jej żyzność, zaburzają transport wody i ostatecznie - zmniejszają wzrost roślin.
      W ramach ostatniego studium zespół z Politechniki Federalnej w Zurychu i Eidgenössische Anstalt für Wasserversorgung, Abwasserreinigung und Gewässerschutz (Eawag) wykazał, że mikroorganizmy glebowe rozkładają folie z alternatywnego polimeru, wspominanego na początku PBAT. Autorzy publikacji z pisma Science Advances zademonstrowali, że węgiel z PBAT jest wykorzystywany do zwiększania biomasy i produkcji energii.
      To badanie jako pierwsze pokazuje, że mikroorganizmy glebowe mineralizują filmy PBAT i transferują węgiel z polimeru do swojej biomasy - wyjaśnia Michael Sander.
      Szwajcarzy podkreślają, że PBAT został już sklasyfikowany jako biodegradowalny w kompoście, dlatego zespół postanowił sprawdzić, czy ulega on biodegradacji także w glebach rolnych. Dla porównania, polietylen (PE) nie jest biodegradowany ani w kompoście, ani w glebie. W ostatnich latach potwierdzono tylko, że jest rozkładany zarówno przez bakterie z przewodu pokarmowego larw omacnicy spichrzanki (Plodia interpunctella), czyli mola spożywczego, jak i gąsienice barciaka większego (Galleria mellonella).
      W eksperymentach wykorzystano materiał z PBAT, który zsyntetyzowano na zamówienie; miał on zawierać zadaną ilość stabilnego izotopu węgla 13C. Takie znakowanie izotopem pozwoliło naukowcom śledzić węgiel pochodzący z polimeru (biodegradując PBAT, bakterie uwalniały go bowiem z polimeru).
      Za pomocą spektrometrii mas jonów wtórnych (NanoSIMS) akademicy odkryli, że 13C z PBAT był przekształcany w dwutlenek węgla w wyniku oddychania i stawał się częścią biomasy mikroorganizmów kolonizujących powierzchnię polimeru.
      Dla odmiany, wiele polimerów po prostu kruszy się do drobnych kawałeczków, które pozostają w środowisku w postaci mikroplastiku [...] - opowiada Hans-Peter Kohler.
      W ramach eksperymentu zespół wsypywał do szklanego naczynia 60 g gleby. Na tym podłożu umieszczano film z PBAT. Po 6 tygodniach inkubacji oceniano stopień skolonizowania powierzchni polimeru przez mikroorganizmy glebowe. Później analizowano ilość CO2 utworzonego w naczyniach oraz zawartość 13C.
      Na razie Szwajcarzy nie wiedzą, w jakim czasie PBAT uległby degradacji w naturalnym środowisku. Dlatego też potrzeba długoterminowych badań terenowych na różnych glebach i w różnych warunkach.
      Sander zaznacza, że nadal daleko nam do rozwiązania globalnego problemu skażenia plastikiem, ale zrobiliśmy 1. ważny krok w kierunku biodegradowalności plastików w glebie.
      Wyniki dotyczące gleby nie mogą być jednak bezpośrednio transferowane na pozostałe środowiska naturalne. Ze względu na inne warunki oraz inne społeczności bakteryjne biodegradacja polimerów w słonej wodzie może np. być znacznie wolniejsza.
      Jak dotąd tylko kilka koncernów chemicznych rozpoczęło produkcję i sprzedaż bardziej przyjaznych środowisku, ale i sporo droższych filmów z PBAT.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...