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

Ekosetti-opas
Tiedotteet, Tutkimus ja taide Julkaistu:

Audiovisuaalisen alan ensimmäinen eko-opas ohjaa kohti kestävämpää tuotantoa

Tavoitteena on edistää alan työkulttuurin muuttumista ekologisemmaksi.
Illustration on beige background: two students painting a big yellow lightbulb.
Tiedotteet, Opinnot Julkaistu:

Hae Aalto Thesis -projektiin: Väestörekisterikeskus – Design System in Digital Public Sector!

Aalto Thesis -ohjelman opiskelijahaku on auki. Lue lisää Väestörekisterikeskuksen projektista ja hae mukaan!
The cover that was submitted for Energy and Environment Sciences
Tiedotteet, Tutkimus ja taide Julkaistu:

Ilmastointi on energiasyöppö, joka yleistyy valtavaa vauhtia – auringolla voidaan kattaa merkittävä osa sen energiantarpeesta

Kansainvälisen tutkijaryhmän mukaan ilmastointi nielee vuosisadan lopulla jopa 35 kertaa enemmän energiaa kuin nykypäivänä.
An illustration of a ray of light causing the eye to find a route through a maze in the brain. Illustration by Safa Hovinen.
Tiedotteet, Tutkimus ja taide Julkaistu:

Pilkkopimeässä tehty tutkimus valaisee aivojen toimintaa ennennäkemättömällä tarkkuudella

Neurotieteilijät selvittivät ensi kertaa yksittäisten hermoimpulssien tarkkuudella, miten aivot ohjaavat nisäkkään käyttäytymistä.