太阳能蛋白可去除水中有害的致癌物和抗生素

这些球代表太阳能抗生素过滤器。每个球体都小于人类头发的直径。有一天，一组这样的过滤器可能会从城市或农业地区向下游漂浮，以捕获水中的有害化合物。

辛辛那提大学（University of Cincinnati）的研究人员进行的一项新研究详细介绍了如何使用太阳能蛋白来过滤河流和湖泊中的抗生素和其他有害化合物，其速率要高于目前的治疗标准。

刚刚发表的新研究详细介绍了辛辛那提大学的研究人员如何开发和测试一种太阳能纳米过滤器，该过滤器能够以比目前使用的过滤技术高得多的速率去除水源（湖泊和河流）中的有害致癌物和抗生素。由活性炭制成。

在《 Nano Letters》杂志上，环境工程学博士生Vikram Kapoor和环境工程学助理教授David Wendell报告了他们对由两种能够吸收64％抗生素的细菌蛋白制成的新型过滤器的开发和测试情况的​​报告。在地表水中，而目前使用的由活性炭制成的过滤技术可吸收约40％的水。其过滤器最令人兴奋的方面之一是能够重复使用捕获的抗生素。

Kapoor和Wendell于2010年开始开发新的纳米过滤器，并于2012年进行测试，其结果在题为“用于地表水的太阳能生物修复的工程细菌外排泵”中进行了报道。

地表水中存在抗生素是有害的，因为它会繁殖抗药性细菌并杀死有用的微生物，从而使水生环境和食物链退化。换句话说，诸如溪流和湖泊的健康恶化的同时，诸如病毒和致病细菌之类的传染因子变得越来越多。

因此，根据Wendell的说法，新开发的纳米过滤器（每个过滤器的直径都比人的头发小得多）可能对人类健康和水生环境产生重大影响（因为地表水中存在的抗生素可以也影响鱼类，鸟类和其他野生动植物的内分泌系统）。

令人惊讶的是，这种过滤器采用了一种使抗药性细菌如此有害的元素之一，即一种称为AcrB的蛋白质泵。Wendell解释说：“这些泵是进化的惊人产物。它们实质上是细菌的选择性垃圾处理场。我们的创新在于改变处置系统。因此，我们无需将化合物泵出，而是将化合物泵入蛋白囊泡中。”（新的过滤技术称为蛋白囊系统。）

另一个重要的创新是电源，一种光驱动的细菌蛋白，称为Delta-rhodopsin，它为AcrB提供泵送动力以移动抗生素。

与目前的过滤技术相比，细菌蛋白系统具有许多优点：

新过滤技术的运行由阳光直射驱动，而不是标准活性炭过滤器运行的能源密集型需求。该过滤技术还允许抗生素循环利用。这些新的纳米过滤器吸收了地表水中的抗生素后，可以从水中提取过滤器并进行处理以释放药物，从而使它们可以重复使用。另一方面，碳过滤器可以通过加热到几百度来再生，从而燃烧掉抗生素。新的蛋白质过滤器具有高度的选择性。当前使用的活性炭过滤器充当“全能”，过滤各种污染物。这意味着它们会被河流和湖泊中发现的天然有机物更快地堵塞。

温德尔说：“到目前为止，我们的创新有望成为一种从我们所有人赖以生存的地表水中提取抗生素的环保方法。它还具有提供具有成本效益的抗生素回收和再利用的潜力。接下来，我们要测试我们的系统，以选择性地从地表水中滤除激素和重金属。”

关于本文发表的工作，Wendell和Kapoor测试了他们的太阳能纳米过滤器针对活性炭的活性，活性炭是实验室外的当前处理技术标准。他们测试了从小迈阿密河收集的水的创新性。仅使用阳光作为动力，他们就能选择性地去除常用的人类和兽用抗生素氨苄青霉素和万古霉素，以及核酸染色剂溴化乙锭，这是对人类和水生动物有效的致癌物。

出版物：Vikram Kapoor和David Wendell，“用于地表水的太阳能生物修复的工程菌外排泵”，2013年，Nano Lett。 DOI：10.1021 / nl400691d

图像：辛辛那提大学