از مهمترین آنزیمهایی که در علم نانوتکنولوژی مورد توجه است ، آنزیم هیدروژناز باکتریایی است که کاربرد اصلی آن در حذف آلودگی و استفاده از آن به عنوان نانو کاتالیزورهایی برای حفظ و بقای انرژی است. این آنزیم کارهای زیادی انجام می دهد که عبارت است از:
1.کاهش فلزات سنگین و حذف آلودگی ناشی از آنها
2.تولید Bio-pdکه خود کاربرد های گوناگون در علم نانو تکنولوژی دارد.
هیدروژناز و احیاء بیولوژیکی فلزات
بسیاری از میکرو اورگانیسم ها قادر به احیاء فلزات سمی با مکانیسم متفافتی هستند که سبب کاهش میزان سمیت و اثرات زیان آور آنها می شوند که یکی از مهمترین این روش ها فعالیت آنزیم هیدرژناز است. به عنوان مثال یک آنزیم که سبب اورانیوم (U) و سلونیوم (IV) می شود و یا حتی توانایی ایجاد حالت احیاء در فلزات رادیواکتیو مشکل زا از جمله TC)VII) می شود که این عمل توسط آنزیم فرمات هیردروژن لیاز آشریشیا کلی صورت می گیرد و سبب رسوب این ماده رادیواکتیو وکاهش سمیت آن می شود. علاوه بر آشریشیای کلی باکتری دسولفو ویبریو نیز قادر به حذف آلودگی تکنتیوم TC VII می باشد. رودوکتاز فلزات نیز قادر به احیاء فلزات گران بها از فاضلاب پساب خواهد بود که برای این عمل، مولکول هیدروزن را مصرف می کنند. دانشمندان با ایجاد موتاسیون قادر به کشف 3نوع هیدروژناز در باکتری دسولفو ویبریو فروکتو ورانس شده اند که قادر است فلز پالادیوم pd)II) را احیا نموده و تولید (.) pd نماید که در این حالت رسوب کرده و یک الگو و حفاظت نانو کریستال فلزی را در سطح سلول برعهده دارد.
احیای میکروبی pd بر کاربوردهای آن
همان طور که گفته شد فلز pd)II) از طریق میکروبی احیا شده و به شکل pd(.) درون سلول رسوب می کند. این ترکیب (Bio-pd) دارای خواص و کاربورد های گوناگون است از جمله:
1-این ترکیب دارای خواص کاتالیزوری فراوانی نسبت به نوع تجاری است که قادر است فلز کروم (VI) که سمی است را به نوع (III) که سمیت کمتری دارد تبدیل کند.
2-سبب کاهش و با فعالیت بیوکاتالیزوری قادر به حذف پلی کلورونیت های فنیل از پساب ها خواهد بود.
3-کاربورد دیگر آن در نانو تکنولوژی است که Bio-pd به واسطه ی خاصیت مغناطیسی که دارد، قادر به تشخیص نانو کریستال ها خواهد بود.
4-ساخت و روشد قابل کنترل نانو پارتیکل ها (نانو ذرات).
نانو ذرات به دو طریق ساخته می شوند: روش شیمیایی و روش میکروبی. در روش شیمیایی در سنتز نانو ذرات، احتیاج به یک هسته ی اولیه است که سایر نانو ذرات به ان متصل می شوند معمولا در روش های شیمیایی روشت نانو ذرات سخت و گران و غیر قابل کنترل است و برای تولید نانو ذرات بزرگتر بایستی نانو ذرات کوچکتر را به نانو ذرات قبلی اضافه کرد و این کار را چندین بار تکرار نمود. ولی سیستمهای باکتریایی این طور نیست و یک باکتری منفرد میتواند یک مرکز و یک ماتریکس برای رشد قابل کنترل نانو ذرات باشد از جمله باکتری هایی که تولید Bio-pd میکنند. این ترکیب در این باکتریها به واسطه خاصیت فرو مغناطیسی و کاتالیزوری یک هسته ای و الگویی برای نانو ذرات خواهد شد.
یکی دیگر از کاربورد های هیدروژناز تولید انرژی و الکتریسیته است. در واقع در ابتدا مواد آلی فاضلاب ها توسط یک باکتری مانند آشریشیا کلی تخمیر و تولید ترکیبات آلی ساده تر و هیدروژن میکند. هیدروزن تولیدی توسط آنزیم هیدروژناز شکافته و تولید الکترون مورد نیاز برای ساخت سل های سوختی میشود که این سل ها آلودگی زیست محیطی نخواهند داشت.
گردآورنده: جناب آقای حمیدرضا رئیس پور
منبع:iran gene