Эти напечатанные на 3D-принтере биокаталитические волокна очищают углекислый газ

В сегодняшнем выпуске «Что если?» — что, если бы у астронавтов Аполлона-13 был 3D-принтер? Ну, во-первых, они, возможно, смогли бы избежать всей этой возни с клейкой лентой и обложками списков процедур, чтобы присяжным заказывать фильтры гидроксида лития, по крайней мере, если бы они знали об этих ферментативных фильтрах CO2, напечатанных на 3D-принтере. И путешествия во времени… им, наверное, это тоже понадобилось бы.

Да, это немного натянуто, но очистка окружающей среды от CO2 является, по крайней мере, одним из вариантов использования того, что [Цзялун Шен] и его коллеги из факультета текстильной инженерии Университета штата Северная Каролина разработали здесь. Звездой шоу является не столько 3D-печать — хотя распылять биосовместимый аэрогель и сшивать его на лету ультрафиолетовым светом — это довольно круто. Скорее, ключом к разработке ткани, очищающей от CO2, является карбоангидраза, или КА, вездесущий фермент, который играет центральную роль в поддержании кислотно-щелочного гомеостаза. CA — это небольшой аккуратный фермент, который координирует ион цинка в его активном центре и эффективно катализирует присоединение воды к углекислому газу с образованием ионов бикарбоната и водорода. Одна молекула CA может катализировать преобразование до миллиона молекул CO2 в секунду, что делает ее очень привлекательной в качестве фильтра CO2.

В настоящей работе аэрогель из поли(этиленгликоль)диакрилата/поли(этиленоксида) (ПЭГ-ДА/ЭО) использовался для захвата молекул СА, удерживая их на месте в полимерной матрице, чтобы защитить их от денатурации, при этом позволяя доступ к газообразному CO2. Несвязанные полимеры смешивали с фотоинициаторами и раствором карбоангидразы и экструдировали через тонкое сопло шприцевым насосом. Полученную нить обработали УФ-светом с длиной волны 280–450 нм, что привело к мгновенному отверждению нити. Нить либо сматывается в виде мононити для последующего плетения, либо печатается непосредственно в 2D-сетке.

Нить накала показала себя довольно хорошо при улавливании CO2: ей удалось удалить 24% газа из проходящей через нее смеси. Более того, захваченный фермент, по-видимому, довольно стабилен, выдерживает промывание различными растворителями и физические воздействия, такие как скручивание и изгиб. Это захватывающая разработка в области каталитического текстиля, и, помимо очевидной пользы для окружающей среды, что-то подобное могло бы облегчить строительство и эксплуатацию дешевых биореакторов промышленного масштаба.

Фото предоставлены: [Сен Чжан] и [Цзялун Шен], штат Северная Каролина; [Рэйчел Бойд], Spectrum News 1

[через Phys.org]