Virukset ja väriaineet voidaan valjastaa vedenpuhdistukseen

Aalto-yliopiston tutkijat kehittivät uuden tavan luoda viruspohjaisia materiaaleja. Tulevaisuudessa niitä voidaan hyödyntää muun muassa nanolääketieteessä ja ympäristöteknologiassa.
Photoactive rod-like virus bundle schematic
Havainnekuva väriaineen yhdistämistä viruskimpuista. Väriaine kuvassa myös ylhäällä oikealla. Kuva: Eduardo Anaya

Tupakan mosaiikkivirus on 300 nanometrin mittainen sauvamainen virus, joka nimensä mukaisesti infektoi erityisesti tupakkakasvia. Nyt tutkijat ovat valjastaneet sen hyötykäyttöön uuden biohybridimateriaalin raaka-aineena.

Professori Mauri Kostiaisen johtama Aalto-yliopiston tutkimusryhmä yhdisti viruksen laboratoriossaan ftalosyaniiniin. Se on verelle värin antavan hematoporfyriinin johdannainen, jonka avulla hybridimateriaalista saadaan valon kanssa katalyyttisesti aktiivinen, esimerkiksi hapettamaan haitallisia yhdisteitä jätevedessä.

”Sopivan valoherkkyyden antajan löytäminen oli ensimmäinen haasteemme”, kertoo tutkijatohtori Eduardo Anaya.

”Ftalosyaniini on erittäin tehokas happiradikaalien tuottaja. Väriaineena sillä on kuitenkin taipumus kasaantua voimakkaasti joutuessaan kosketuksiin veden kanssa, mikä heikentää valoherkkyyttä. Siksi meidän piti suunnitella molekyyli, joka säilyisi aktiivisena myös vedessä.”

Yhdessä Universidad Autónoma de Madridin professorin Tomas Torresin tutkimusryhmän kanssa Kostiaisen ryhmä loi ftalosyaniinistä johdannaisen, jolla on vahva positiivinen sähkövaraus. Tupakan mosaiikkivirus taas on negatiivisesti varautunut.

”Yhdistämällä ne loimme valoherkän kuitumaisen materiaalin, jonka rakenne on erittäin tarkasti järjestäytynyt. Rakenteen tutkimisessa hyödynsimme erilaisia mikroskopiatekniikoita sekä röntgendiffraktiota Aalto-yliopiston OtaNanossa”, Anaya kertoo

Tutkimus osoitti, että väriaine säilyttää aktiivisuutensa myös virukseen kiinnittyneenä. Tämä mahdollistaa hybridimateriaalin käyttämisen heterogeenisessä katalyysissä, jossa katalyytti eli reaktiota nopeuttava aine on eri olomuodossa kuin reaktiotuote. Heterogeenisellä katalyysillä on tärkeä rooli teollisuudessa.

”Heterogeenisen katalyysin avulla saavutetaan jatkuva prosessi, jolloin hapetusreaktiota on mahdollista hyödyntää myös suuressa mittakaavassa”, Eduardo Anaya selittää.

Kehitetyn materiaalin etu on myös helppo kierrätettävyys: kun hapetusreaktio on ohi, kuidut voidaan purkaa valopulssin avulla.

Horizon 2020 Marie Skłodowska-Curie -rahoituksen saaneen projektin tavoitteena on kehittää valoherkkiä biomateriaaleja, joita voidaan hyödyntää monella alalla nanolääketieteestä ympäristötieteisiin.

Tutkimus julkaistiin äskettäin Advanced Materials -lehdessä.
Eduardo Anaya-Plaza et al. “Phthalocyanine-Virus Nanofibers as Heterogeneous Catalysts for Continuous-Flow Photooxidation Processes”, 2019, DOI: 10.1002/adma.201902582
Linkki julkaisuun

Lisätiedot:

Tutkijatohtori Eduardo Anaya-Plaza (@anayaplaza)
Biohybrid Materials Group, Aalto-yliopiston kemian tekniikan korkeakoulu
p. 050 591 0322
[email protected]

 

 

  • Julkaistu:
  • Päivitetty:
Jaa
URL kopioitu

Lisää tästä aiheesta

Illustration on beige background: two students painting a big yellow lightbulb.
Tiedotteet, Opinnot Julkaistu:

Hae Aalto Thesis -projektiin: HSL - Ohjelmistotuotanto 2.0!

Aalto Thesis -ohjelman projektihaku maistereille on auki. Lue lisää HSL:n projektista ja hae mukaan!
Materiaali pohjautuu keväällä järjestettyyn kiiteltyyn luentosarjaan. Tekijät toivovat mukaan erityisesti nuoria, sillä heidän arjessaan sosiaalinen media on tiiveimmin mukana ja neljännes nuorista on joutunut kiusatuksi somessa.
Tiedotteet Julkaistu:

Ilmainen opiskelupaketti someilmiöistä: Mitä jokaisen tulisi tietää verkkohäiriköinnistä, someriippuvuudesta ja valeuutisista?

Materiaali pohjautuu kiiteltyyn luentosarjaan. Tekijät toivovat mukaan erityisesti nuoria, sillä heidän arjessaan sosiaalinen media on tiiveimmin mukana ja neljännes nuorista on joutunut kiusatuksi somessa.
Aiheet, joissa rasismista puhuttiin
Tiedotteet Julkaistu:

Tutkimus: Suomi24:n keskusteluissa vähemmistöt ja maahanmuutto nähdään uhkana

Tutkimukseen koottiin koneoppimismallin avulla yli 100 000 keskustelupalstaviestiä ja yli 5000 uutistekstiä. Tutkimus osoitti, että Suomi24:n ja perinteisen median rasismipuhe eroavat voimakkaasti toisistaan.
DigiEduHack image by DigiEduHack
Kampus, Tiedotteet, Yliopisto Julkaistu:

DigiEduHack muovaa digitaalisen oppimisen tulevaisuutta

Vuorokauden mittainen DigiEduHack-tapahtuma järjestetään yhtä aikaa noin 50 organisaatiossa yli 30 maassa.