محققان با استفاده از نانوزیست مهندسی موفق به طراحی و ساخت یک ماده زیستی شبه ویروس شدند که تشکیل هیدروژن را به صورت ارزان و تمیز کاتالیز می‌کند. این ویروس مهندسی شده قادر است با هزینه کم، انرژی تولید کند.
به گزارش سرویس فناوری ایسنا، محققان دانشگاه ایندیانا یک ماده زیستی شبه ویروس ساختند که تشکیل هیدروژن را به‌صورت ارزان و تمیز کاتالیز می‌کند. این ماده زیستی با قرار دادن یک آنزیم اصلاح شده درون پوسته پروتئینی حفاظت کننده یک ویروس که کپسید نامیده می‌شود، تولید می‌شود. این کاتالیست «نانوراکتور» 150 برابر کارآمدتر از نوع بدون تغییر یافته آنزیم است.
داگلاس شیمیدان دانشگاه ایندیانا می‌گوید: « در حقیقت، ما از توانایی ویروس برای خودآرایی ده‌ها هزار واحد ساختمانی ژنتیک استفاده کردیم و همچنین از یک آنزیم بسیار حساس و شکننده با خصوصیت قابل ملاحظه جذب پروتون‌ها و خارج‌سازی گاز هیدروژن بهره بردیم. نتیجه کار یک ذره شبه ویروس است که مشابه یک ماده بسیار پیچیده، تولید هیدروژن را کاتالیز می‌کند.»
برای تولید این زیست‌ماده که با عنوان P22-Hyd شناخته می‌شود، تیم تحقیقاتی دو ژن از باکتری اشرییا کلی انتخاب کردند. این ژنها (hyaA و hyaB) زیرواحدهای کلیدی آنزیم هیدروژناز را رمزنگاری می‌کنند. در ادامه آنزیم درون کپسید حفاظتی یک ویروس باکتریایی (bacteriophage P22) تزریق می‌شود. استفاده از سیستم اتصال هیدروژناز و یک پوسته ویروس تنها به دلیل کارآمدتر بودن در کاتالیز تولید هیدروژن نیست، بلکه سادگی تولید چنین سیستمی (که تنها نیازمند یک فرآیند تخمیر ساده است)، نیز یکی دیگر از علت‌های استفاده از این سیستم است. همچنین در مقایسه با دیگر کاتالیست‌ها همچون پلاتین، این سیستم ارزان‌قیمت و سازگار با محیط زیست است.
داگلاس می‌افزاید: «این ماده قابل مقایسه با پلاتین است، ضمن اینکه کاملاً قابل تجدید است. شما برای تهیه آن نیاز به حفر معدن و استخراج آن ندارید، شما می‌توانید آن را در دمای اتاق در مقیاس بزرگ توسط یک فناوری تخمیر تهیه کنید این ماده زیست تخریب‌پذیر است. این روش یک روش کاملاً سبز برای ساخت یک ماده بسیار با ارزش است.»
علاوه بر شکستن پیوندهای شیمیایی آب برای تولید هیدروژن، P22-Hyd همچنین واکنش ترکیب هیدروژن و اکسیژن برای تولید انرژی را نیز کاتالیز می‌کند.
محققان از یک فرم هیدروژناز (NiFe، نیتروژن-آهن) استفاده کردند که به راحتی با مواد زیستی ادغام می‌شود. آنزیم در فرم تغییر یافته و محافظت شده در مقایسه با فرم بدون تغییر آنزیم به دلیل پایداری بیشتر در برابر حرارت و مواد شیمیایی موجود در محیط، بسیار قوی‌تر است.
داگلاس می‌گوید: «تاکنون هیچ‌کس موفق به تولید مقدار کافی از این آنزیم برای تولید سوخت زیستی نشده است اما اکنون ما روشی را ابداع کرده‌ایم که با استفاده از آن قادر به تولید مقادیر بالای مواد هستیم.»
نتایج این تحقیق در Nature Chemistry چاپ شده است.
انتهای پیام