Тульские ученые создали миниатюрные приборы для контроля качества питьевой воды
Gettyimages.ru © JadeThaiCatwalk
Специалисты Тульского государственного университета совместно с коллегами из других российских вузов создали миниатюрные биосенсоры для определения уровня загрязнённости воды органическими примесями. Основой разработки стали наноструктуры меди, которая известна как хороший проводник. Вторым компонентом стали особые микроорганизмы, устойчивые к воздействию токсичных ионов меди. Учёные подчёркивают, что датчики будут просты и дёшевы в производстве и станут неотъемлемой частью систем мониторинга качества воды.
Российские учёные из лаборатории биологически активных соединений и биокомпозитов «БиоХимТехЦентра» Тульского государственного университета совместно с коллегами из Института тонких химических технологий им. М.В. Ломоносова, МИРЭА и с кафедры автоматизированного проектирования Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета ЛЭТИ создали инновационный датчик для определения уровня органической загрязнённости воды. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Environmental Science: Nano. Об этом RT сообщили в пресс-службе Минобрнауки.
Степень загрязнённости воды органическими примесями определяют по уровню биохимического потребления кислорода (БПК), который меняется под влиянием биохимического разложения органики и в процессе дыхания микроорганизмов.
Для создания миниатюрных и чувствительных БПК-датчиков используют микроорганизмы в комбинации с различными перспективными наноматериалами, включая листы из меди наноразмерной толщины.
Медь является эффективным недорогим проводником, однако пока она не применяется широко в биосенсорах, поскольку её ионы токсичны для живых микроорганизмов.
Авторы работы смогли решить эту проблему. Они выяснили, что некоторые виды бактерий и дрожжей устойчивы к воздействию ионов меди. В частности, таким свойством обладают дрожжи вида Debaryomyces hansenii. Бактерии Paracoccus yeei могут подвергаться воздействию ионов, однако учёные придумали, как повысить их резистентность при помощи нетоксичного органического соединения.
Кроме того, нанесение нанослоёв проводящих полимеров на электрод позволяет ещё больше понизить токсичность меди. На основе этих принципов авторы исследования создали биорецепторный элемент, который применили в новом медном наносенсоре. Размер нового датчика — всего около двух миллиметров, тем не менее сенсор позволяет точно определять уровень загрязнённости воды. Такие датчики будут простыми и дешёвыми в производстве, уверены исследователи.
«Я считаю, что это очень большой шаг вперёд в области биологических сенсорных систем. В будущем эти миниатюрные датчики могут стать неотъемлемой частью систем мониторинга качества воды, помогая нам контролировать состояние окружающей среды и обеспечивать безопасность питьевой воды», — пояснила RT один из авторов исследования, аспирант ТулГУ Анастасия Медведева.
Надежда Алексеева, Russia Today
Исследователи Московского физико-технического института (МФТИ) разработали метод,
позволяющий находить мутагены и канцерогены в воде с помощью светящихся
бактерий. Как только в воде обнаруживаются эти вещества, бактерии начинают гореть
ярким светом. Об этом сообщили представители МФТИ в беседе с «Газетой.Ru».
Одна из самых серьёзных экологических проблем сегодня — это загрязнение
окружающей среды, включая водную. В дополнение к химическому анализу
биотестирование становится все более популярным методом отслеживания
загрязнителей, поскольку реакция подобных живых организмов может быть более
быстрой ввиду их сильной чувствительности.
Исследователи из МФТИ объединили кишечную палочку E. coli с генами из бактерии
Photorhabdus luminescens, которая паразитирует на насекомых, что превращает E. coli в
светящийся организм. Эти бактерии особенно чувствительны к алкилирующим агентам,
которые связываются с ДНК и повреждают геном, вызывая мутации, способствующие
развитию онкологических заболеваний.
С помощью этих новоиспечённых светящихся биосенсоров ученые смогли оценить
наличие метилметансульфоната (тип мутагена, используемый в исследованиях) в
небольших ракообразных. Исследователи заметили, что по мере увеличения
концентрации токсичного вещества бактерии становились всё более яркими, что
указывало на увеличение числа повреждений в геноме.
— отметила сотрудник лаборатории молекулярной генетики МФТИ Ульяна Новоятлова.
Из нашей работы следует два важных вывода. Во-первых, анализ токсичности
тканей водных организмов(в частности,бокоплавов)позволит обнаружить
загрязнение водоёма раньше, чем концентрация токсиканта вводе станет
критической. Это крайне важно с точки зрения экологии. Во-вторых, даже
низкие недектируемые концентрации алкилирующих веществ могут
накапливаться в тканях ракообразных и потенциально запускать мутагенез
в них и других участниках пищевой цепи водных экосистем,- отметила
сотрудник лаборатории молекулярной генетики МФТИ Ульяна Новоятлова.
https://www.gazeta.ru/science/news/2024/09/19/23959135.shtml?updated