گروهی در دانشگاه رایس با استفاده از نانوکُراتی که در اکسید گرافن پیچیده شده‌اند، فرآیند تصفیه فاضلاب را بهبود بخشیده‌اند

محققان دانشگاه رایس “سپر” ساخته شده‌ای از گرافن اکساید را طراحی کرده‌اند که در سیستم‌های تصفیه فاضلاب به ذرات کمک می‌کند تا باکتری‌ها و ژن‌های مقاوم در برابر آنتی بیوتیک‌ها را از بین ببرند.

آزمایشگاه‌های دانشمند محیط زیست، پدرو آلوارز^[1] و یالی ژانگ^[2]، استاد مهندسی محیط زیست در دانشگاه تونجی^[3] شانگهای، این میکروکرات‌های^[4] پیچیده شده در گرافن اکساید را معرفی کرده‌اند. آلوارز و همکارانش در مرکز تحقیقات مهندسی نانوسیستم‌های رایس در راستای تصفیه آب با استفاده از فناوری نانو (^[5]NEWT)، از زمانی که اولین بار در سال 2013 متوجه این خلاء عظیم در از بین بردن باکتری‌های مقاوم در برابر آنتی بیوتیک شدند، در تلاش برای حل این موضوع بودند.

آلوارز در این باره می‌گوید: “خلاء‌های عظیم مربوط به هنگامی است که در سیستم‌های تصفیه فاضلاب، از آنتی بیوتیک‌ها برای از بین بردن باکتری‌ها استفاده می‌شود ولی این باکتری‌ها پس از ضدعفونی شدن، ژن‌های خارج سلولی مقاوم در برابر آنتی بیوتیک (^[6]ARG) آزاد می‌کنند. این ARG ها ممکن است پس از تخلیه، به باکتری‌های محیطی منتقل شده و آن‌ها را به مخازن مقاومی تبدیل کنند. نوآوری ما باعث می‌شود تا تخلیه ARG های خارج سلولی به حداقل برسد و در نتیجه می‌تواند انتشار مواد مقاوم در برابر آنتی‌بیوتیک‌ها را از سیستم‌های تصفیه فاضلاب کاهش دهد.”

آزمایشگاه رایس موفق شد که نشان دهد کُرات با هسته بیسموت، اکسیژن و کربن، که با اکسید گرافن آلاییده شده به وسیله نیتروژن پیچیده شده‌اند، باکتری اشریشیا کولی^[7] مقاوم در برابر داروهای مختلف و ژن‌های پلاسمید رمزگذاری شده^[8] مقاوم در برابر آنتی‌بیوتیک در پسآب ثانویه خروجی از فاضلاب را غیرفعال می‌کنند.

کُرات پوشیده شده با گرافن، با تولید سه برابری از گونه‌های اکسیژن فعال (ROS^[9]) نسبت به کرات خالص، باکتری‌های مضر موجود در پسآب‌ها را از بین می‌برند. این کُره‌ها به طور ذاتی فوتوکاتالیست‌هایی هستند که وقتی در معرض نور قرار می‌گیرند، شروع به تولید ROS می‌کنند. تست‌های آزمایشگاهی نشان دادند که پیچیدن کُرات، افت قدرت روبنده‌های ROS در ضدعفونی کردن محلول را به حداقل می‌رساند.