Mikroplastik, czyli maleńkie fragmenty plastiku stały się praktycznie wszechobecne – są w powietrzu, glebie i wodzie, a nawet w ludzkim mózgu.

Pomiary poziomu mikroplastiku w środowisku mogą pomóc w zarządzaniu zasobami przeznaczonymi na jego oczyszczanie, ale obecnie dostępne metody są czasochłonne, kosztowne i zwykle wymagają zaawansowanej aparatury (na przykład stosowana w badaniu próbek wody spektroskopia w podczerwieni czy spektroskopia Ramana).

Song Lin Chua i jego współpracownicy z Hong Kong Polytechnic University (Chiny) opracowali żywy czujnik - zmodyfikowaną bakterię Pseudomonas aeruginosa, która przyczepia się do plastiku i wytwarza zieloną fluorescencję. Jak wykazały testy na rzeczywistych próbkach wody, biosensor może z łatwością wykrywać poziomy mikroplastiku istotne dla środowiska.

Pseudomonas aeruginosa powszechnie występuje w środowisku i może naturalnie tworzyć biofilmy na materiałach plastikowych (choć niektóre szczepy są oportunistycznymi patogenami ludzkimi).

Aby stworzyć „żywy czujnik”, wystarczyło dodać dwa geny do genomu niezakaźnego szczepu P. aeruginosa. Pierwszy gen odpowiada za produkcję białka, które aktywuje się, gdy komórki bakteryjne wchodzą w kontakt z plastikiem, a pod wpływem drugiego powstaje zielone białko fluorescencyjne.

Podczas laboratoryjnych testów zmodyfikowane bakterie świeciły w fiolkach zawierających kawałki plastiku i pożywkę, ale nie w fiolkach z innymi materiałami, takimi jak szkło i piasek.

Mierzalną fluorescencję uzyskano w ciągu 3 godzin dla różnych tworzyw sztucznych, w tym politereftalanu etylenu (PET), z którego wykonuje się większość butelek na napoje i polistyrenu. Dodatkowo, zmodyfikowane komórki bakteryjne pozostawały aktywne do 3 dni w lodówce (4 stopnie Celsjusza), co zdaniem naukowców wskazuje na możliwość transportu do lokalizacji w terenie.

Aby przetestować żywy czujnik mikroplastiku jako narzędzie do monitorowania środowiska, naukowcy dodali zmodyfikowaną bakterię P. aeruginosa do wody morskiej. Woda ta została najpierw przefiltrowana, a następnie oczyszczona w celu usunięcia materii organicznej przed dodaniem bakterii. Na podstawie intensywności fluorescencji oceniono, że próbki wody zawierały do 100 części mikroplastiku na milion. Dalsza analiza wody za pomocą mikrospektroskopii Ramana wykazała, że były to głównie mikroplastiki biodegradowalne, takie jak poliakrylamid, polikaprolakton i metyloceluloza, które biosensor wykrył, pomimo że wstępne testy przeprowadzono na tradycyjnych polimerach.

- Nasz biosensor oferuje szybki, niedrogi i czuły sposób wykrywania mikroplastiku w próbkach środowiskowych w ciągu kilku godzin – podkreślił Chua. - Działając jako narzędzie do szybkiego przesiewu, może on zrewolucjonizować monitoring na dużą skalę i pomóc w identyfikacji ognisk zanieczyszczeń w celu przeprowadzenia bardziej szczegółowej analizy.

Paweł Wernicki (PAP)

pmw/ agt/