Используя активированные светом квантовые точки для запуска определенных ферментов в микробных клетках, исследователи из Университета штата Колорадо (США) смогли создать «живые фабрики», которые «едят» вредный углекислый газ и превращают его в полезные продукты, такие как биоразлагаемый пластик, бензин и биодизельное топливо, передает EurekAlert! со ссылкой на сайт университета.

Эти организмы помогут в борьбе с изменением климата и могут заменить углеродоемкое производство пластмасс и топлива. Проект начался в 2013 году, когда ученые начали исследовать широкий потенциал наноскопических квантовых точек, представляющих собой крошечные полупроводники, подобные тем, которые используются в телевизорах. Квантовые точки можно ввести в клетки, где они присоединяются к желаемым ферментам. Их можно активировать по команде, используя определенные длины волн света.

Прашант Нагпал (Prashant Nagpal), ведущий автор исследования и доцент кафедры химической и биологической инженерии Университета штата Колорадо, хотел выяснить, могут ли квантовые точки действовать как свеча зажигания для запуска определенных ферментов в микробных клетках, которые имеют средства для преобразования переносимого по воздуху CO₂ и азота, но не делают этого естественным образом из-за отсутствия фотосинтеза.

Добавляя специально разработанные точки в клетки распространенных видов микроорганизмов, обнаруженных в почве, Нагпал и его коллеги смогли запустить механизм фотосинетеза. Теперь воздействие даже небольшого количества непрямого солнечного света активирует аппетит микробов к СО₂ – больше никаких источников энергии для этого не требуется.

Микробы, которые находятся в состоянии покоя в воде, выпускают свой «продукт» – химические вещества, – на поверхность, где его можно собрать для производства. Различные комбинации точек и света производят разные продукты: зеленые длины волн заставляют бактерии потреблять азот и вырабатывать аммиак, в то время как волны в красном диапазоне заставляют микробы использовать CO₂ для производства пластмассы.

При этом запускать можно целые «микробные фабрики». Исследование показало, что даже когда они были активированы последовательно в течение нескольких часов за раз, они практически не показывали признаков истощения. А значит, клетки могут регенерировать.

По словам Нагпала, идеальный сценарий будущего заключается в том, чтобы дома и предприятия направляли свои выбросы CO₂ непосредственно в ближайший водоем, где микробы превращали бы углекислый газ их в биопластик. Владельцы смогут продавать полученный продукт за небольшую прибыль, существенно компенсируя свой собственный «углеродный след».

Результаты исследования опубликованы в Journal of the American Chemical Society.