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Il bioassorbimento è la rimozione dei contaminanti da un campione adsorbendoli sulla superficie di un materiale biologico. Si prevede che fornisca vantaggi ambientali ed economici rispetto alle tecniche di separazione convenzionali. Un team di scienziati, tra cui un ricercatore dell'Università di Tsukuba, ha analizzato l'interazione delle alghe Galdieria sulphuraria con i metalli preziosi per comprendere meglio il processo di bioassorbimento. I loro risultati sono pubblicati su Journal of Hazardous Materials .
I metalli preziosi, inclusi oro, platino e palladio, sono stati rilevati nell'ambiente a livelli di tracce e i rischi per la salute e l'ambiente associati non sono ben compresi. La rimozione di questi metalli utilizzando approcci standard può essere difficile perché altri elementi contaminanti con concentrazioni generalmente più elevate, ad esempio ferro e rame, forniscono concorrenza.
Il bioassorbimento è una potenziale alternativa che potrebbe anche presentare vantaggi finanziari attraverso il riciclaggio degli elementi costosi. La comprensione e l'ottimizzazione del bioassorbimento dei metalli preziosi è quindi un'area di ricerca importante.
Sono stati accumulati enormi set di dati che considerano sia l'efficienza di assorbimento che la capacità dei biomateriali. Tuttavia, finora, i risultati sono stati mediati sull'intera popolazione cellulare e non è stato possibile valutare l'adsorbimento a livello di singola cellula.
Ora, il team ha combinato la spettroscopia a struttura fine di assorbimento di raggi X (XAFS), che è stata utilizzata per analizzare il modo in cui i metalli si adsorbono sulle cellule, con la spettrometria di massa al plasma a coppia induttiva a cellula singola (scICP-MS) per fornire il collegamento tra il comportamento della popolazione cellulare e natura delle interazioni tra i metalli e le cellule sulla superficie cellulare.
"La combinazione di XAFS e scICP-MS e l'utilizzo di basse concentrazioni di metalli ci ha permesso di osservare da vicino le interazioni specifiche che si verificano sulla superficie cellulare", spiega l'autore principale, la professoressa Ayumi Minoda. "Abbiamo scoperto che la quantità di metallo adsorbito dipendeva dal metallo in questione e dall'acidità della soluzione."
In condizioni di bassa acidità oro, platino e palladio sono stati tutti adsorbiti dalle cellule. Si è scoperto che l'oro interagiva con gruppi contenenti zolfo sulla superficie cellulare, mentre platino e palladio interagivano con gruppi contenenti zolfo e azoto.
È interessante notare che, ad alta acidità, solo oro e palladio sono stati adsorbiti sulle cellule e solo attraverso l'interazione con lo zolfo. Il modello di distribuzione delle cellule che adsorbono il palladio, sia il numero di cellule che hanno adsorbito il palladio che la quantità di palladio adsorbito, è cambiato drasticamente. Questo è il primo rapporto che collega tali interazioni ai cambiamenti nel comportamento della popolazione cellulare e dimostra chiaramente un meccanismo di adsorbimento differenziale in diverse condizioni ambientali.
"Si prevede che le informazioni ottenute contribuiranno alla futura ingegneria delle superfici cellulari per fornire un migliore assorbimento dei metalli", afferma il professor Minoda. "Si prevede che l'ottimizzazione delle prestazioni degli adsorbenti di metalli preziosi di origine biologica migliorerà significativamente la sostenibilità ambientale del riciclaggio e della bonifica dei metalli". + Esplora ulteriormente
