Dyskusja użytkownika arcy
Mikroby znalezione w brazylijskiej kopalni, mogą wytwarzać czystą miedź.
___________________
Wpis jest tłumaczeniem wstępu badania "Copper mining bacteria: Converting toxic copper ions into a stable single-atom copper"
BY LOUISE HASE GRACIOSO, JANIRE PEÑA-BAHAMONDE, BRUNO KAROLSKI, BRUNA BACARO BORREGO, ELEN AQUINO PERPETUO, CLAUDIO AUGUSTO OLLER DO NASCIMENTO, HIROKI HASHIGUCHI, MARIA APARECIDA JULIANO, FRANCISCO C. ROBLES HERNANDEZ, DEBORA FRIGI RODRIGUES
SCIENCE ADVANCES23 APR 2021 : EABD9210
https://advances.sciencemag.org/content/7/17/eabd9210
___________________
Chemiczna synteza monoatomowej miedzi metalicznej jest niekorzystna i wymaga zastosowania warunków obojętnych lub redukcyjnych oraz użycia toksycznych odczynników.
Tutaj opisujemy środowiskową ekstrakcję i konwersję jonów CuSO4 w jednoatomową zero-walentną miedź (Cu0) przez miedziooporną bakterię wyizolowaną z kopalni miedzi w Brazylii.
Ponadto, dzięki analizie proteomicznej zaproponowano mechanizm biosyntezy Cu0. Ta mikrobiologiczna konwersja jest prowadzona w sposób naturalny w warunkach tlenowych, bez konieczności stosowania toksycznych rozpuszczalników. Jeden z najbardziej zaawansowanych dostępnych na rynku systemów transmisyjnej mikroskopii elektronowej (NeoArm) został użyty do wykazania obfitej wewnątrzkomórkowej syntezy jednoatomowej miedzi zero-walentnej przez tę bakterię.
To odkrycie pokazuje, że mikroby w kwaśnych odwodnieniach kopalni mogą naturalnie ekstrahować jony metali, takich jak miedź, i przekształcać je w cenny towar.
Dielektryczne, magnetyczne, optyczne, przeciwdrobnoustrojowe, obrazowe i katalityczne właściwości miedzi czynią ten pierwiastek kandydatem do zastosowań w ogniwach fotoelektrochemicznych, czujnikach, ogniwach słonecznych, tuszach i powłokach przeciwdrobnoustrojowych (1, 2). Ostatnie badania wykazały również, że wiele mikroorganizmów, takich jak bakterie (3, 4) i grzyby (5), może produkować nieorganiczne nanocząstki (NPs), takie jak Ag (6), Au (7), Cu (8, 9), CuO (10, 11) i magnetyt (12), między innymi (13). W kilku pracach opisano syntezę Cu NPs (8, 9) o rozmiarach od 10 do 40 nm wewnątrz- i zewnątrzkomórkowo metodą zrównoważoną z wykorzystaniem bakterii. W badaniach tych opisano udział enzymów reduktazowych, takich jak enzymy zależne od NADPH (zredukowanej formy fosforanu dinukleotydu nikotynamido-adeninowego) o potencjale redoks do redukcji jonów metali (14-16).
Nie znamy jednak żadnych doniesień o naturalnej syntezie jednoatomowych Cu0 (o rozmiarach w zakresie 170-179 pm) z wykorzystaniem mikroorganizmów, ani o mechanizmach ich biosyntezy i stabilizacji.
Znaczenie produkcji monoatomowej miedzi metalicznej wynika z możliwości wykorzystania pojedynczych atomów w katalizie, domieszkowaniu i zastosowaniach energetycznych w celu maksymalizacji efektywności wykorzystania atomów metali (17, 18). Jednakże, synteza pojedynczych atomów nadal stanowi wyzwanie, głównie dlatego, że izolacja atomów jest dość skomplikowana i wymaga złożonej syntezy z udziałem toksycznych związków chemicznych (19, 20). Alternatywne metody, takie jak chemiczne osadzanie z fazy gazowej, napylanie i femtosekundowa ablacja laserowa, między innymi, są złożone, a ich wydajność jest nadal ograniczona (2, 17, 21, 22).
Odkryliśmy bakterię środowiskową znalezioną w kopalni miedzi, która może syntetyzować pojedyncze atomy Cu0 w sposób zrównoważony. Mechanizm biosyntezy został zaproponowany przy użyciu metody proteomiki. Ta zrównoważona synteza Cu0 jest prowadzona w podłożu mikrobiologicznym, co eliminuje użycie toksycznych rozpuszczalników. Izolacja miedzi monoatomowej bezpośrednio z naturalnie występujących kopalni miedzi (Pará/Brazylia) (szerokość geograficzna 6°27′ 15.848″S i długość geograficzna 50°4′37.507″W) sugeruje, że mikroorganizmy mogą potencjalnie ekstrahować jony i metale ze środowiska i przekształcać je w bardzo cenny towar. To odkrycie, samo w sobie, sugeruje, że mikroorganizmy mogą wydobywać miedź z zanieczyszczonych miejsc, a tym samym poprawić zrównoważony rozwój.
___________________
Dołącz do grupy Nauka - to społeczność dla wszystkich zainteresowanych nauką, jej zdobyczami, rozwojem, sukcesami i porażkami; dla głodnych wiedzy i sprawdzonych informacji!
https://www.hejto.pl/spolecznosc/nauka
Obserwuj też wartościowe tagi #qualitycontent #nauka oraz @arcy
