Sciencemag.cz
Doporučujeme
Azobarviva. Jedna z nejpočetnějších a nejdůležitějších skupin organických barviv. Ačkoliv u řady z nich byla prokázána karcinogenita, případně způsobují kopřivky či alergie, nadále se jimi barví vše od textilu přes plasty, potraviny až po papír. Ročně se jich na světě spotřebuje přes 700 000 tun, z toho valná část v Číně. Okolo 15 až 20 procent však při výrobě nebo samotném barvení unikne do životního prostředí, čímž vzniká obrovská kontaminace povrchových nebo spodních vod a půdy. Takový je výchozí stav, který se snaží vědci z Ústavu chemie a biochemie (AF) Mendelovy univerzity v Brně změnit.
V rámci výzvy Evropské komise H2020, která je hlavním nástrojem pro financování výzkumu, technologického rozvoje a inovací pro období 2014-2020 se brněnský Ústav chemie a biochemie jako jediný český subjekt zapojil do mezinárodního projektu GREENER (InteGRated systems for Effective ENvironmEntal Remediation), jehož se účastní 17 vědeckých institucí a firem z Evropy. První výsledky by měly být známé do konce roku 2020, celý projekt pak potrvá až do roku 2023. Široce zaměřený projekt je orientován na vývoj a praktické využití ekologických udržitelných, efektivních a nízkonákladových řešení environmentální bioremediace, laicky řečeno odstranění toxických látek z prostředí. Azobarviva jsou poměrně stabilní sloučeniny, se kterými si většinou neporadí ani čističky odpadních vod. Tyto látky se proto vrací do životního prostředí.
V Brně je testována myšlenka využít k bioremediaci mikrořasy. „Jedná se o jednobuněčné fotosynteticky aktivní mikroorganismy s velkou genetickou variabilitou. Existují desetitisíce druhů, které se nejčastěji vyskytují ve slané nebo sladké vodě, ale jsou schopny přežít i v různých extrémních podmínkách – při nízkých i vysokých teplotách nebo v kontaminovaném prostředí. A právě těchto vlastností chceme využít,“ nastiňuje vedoucí laboratoře metabolomiky a epigenetiky rostlin Dalibor Húska.
Při výzkumu využívají vědci mikrořas získaných z genových bank a testováním různých druhů azobarviv zjišťují, která z mikrořas je umí nejlépe absorbovat. Phycooremediaci (odstranění škodliviny prostřednictvím mikro a makro řas) by pak bylo možné využít i pro odstranění těžkých kovů jako je kadmium nebo olovo.
„To je ovšem přesunutí problému z půdy nebo vody do buňky. Mikrořasy se následně musí sklidit a řeší se problém, co s nimi, zda je spálit nebo uložit. Ideálním výsledkem by proto mělo být nalezení takové mikrořasy, která umí azobarviva biodegradovat, rozložit na netoxické či méně toxické látky,“ říká Húska. Po úvodní, laboratorní fázi, v níž budou výzkumníci testovat interakci sterilních vzorků mikrořas a standardních azobarviv, přijde na řadu praktická fáze. „Od našich německých partnerů budeme mít autentické vzorky kontaminované vody, která vzniká jako průmyslový odpad, takže předpokládáme poměrně jednoduché složení s obsahem průmyslově používaných organických molekul (např. rozpouštědel nebo dalších aditiv). Na druhou stranu, kontaminované vody vyskytující se v životním prostředí obsahují množství dalších látek, jako jsou přírodní organické molekuly (např. proteiny nebo sacharidy), umělé organické molekuly (např. pesticidy nebo hnojiva), ale také organismy jako například bakterie. Složitost a různorodost těchto vzorků si vyžádá optimalizaci a přizpůsobení našeho řešení, aby bylo využitelné i v praxi,“ uvádí Húska.
Dalším z cílů vědců Ústavu chemie a biochemie je proto zavedení získaných poznatků do praxe. „Chceme vytvořit takovou metodiku, která by byla snadno aplikovatelná i v čističkách. Například vytvořením bioreaktoru, který by byl napojen na okruh vody dané čističky nebo továrny. Tímto bioreaktorem by se prohnala znečištěná voda, kterou by mikrořasy dekontaminovaly,“ vysvětluje Húska.
V neposlední řadě je součástí brněnského výzkumu i vytvoření, respektive přizpůsobení analytických nástrojů pro potřeby projektu. „Jedná se o komplexní balíček analytických metod, je snahou do biologie vnést více konkrétních čísel. Pomocí hmotnostní spektrometrie nebo fluorescenčního spektrometrie jsme schopni od začátku do konce sledovat a měřit stav mikrořasy, klesající množství azobarviv nebo celkovou efektivitu biodegradace,“ vysvětluje Vedoucí výzkumné skupiny bionanoanalýzy a genového inženýrství Markéta Vaculovičová.
