Een studie onder leiding van Dr. Guanghui Yu van de School of Earth System Science, Tianjin University, verdiepte zich in de rol van magnetiet nanodeeltjes als nabootsers van nanozymen.

Met behulp van het model witrotschimmel Phanerochaete chrysosporium onderzochten Le Chang en Guanghui Yu de afbraak van 4,4′-dichloorbifenyl (PCB15) met en zonder de aanwezigheid van magnetiet nanodeeltjes. Met name de toevoeging van deze nanodeeltjes heeft de afbraak van PCB15 door Phanerochaete chrysosporium substantieel versterkt, waarbij degradatiepercentages respectievelijk 42% en 84% bereikten na 3 en 5 dagen co-kweek.

Microscopische beoordelingen van schimmel-minerale monsters werden verder uitgevoerd door Le Chang en Guanghui Yu bij de Beamline BL01B van de National Protein Science Research Facility binnen de Shanghai Synchrotron Radiation Facility (SSRF). Ze observeerden dat magnetietdeeltjes zich stevig vasthechtten aan schimmelhyfen en een ongelijkmatige verdeling vertoonden op de oppervlakken van de hyfen.

Geïntrigeerd door de mechanismen die ten grondslag liggen aan de schimmel-magnetiet-synergie bij de afbraak van verontreinigende stoffen, identificeerden Le Chang en Dr. Guanghui Yu dat magnetiet-nanodeeltjes enzymachtige activiteit vertoonden en bestempelden ze als 'nanozymen'. Deze ontdekking suggereerde een inherente nanozymatische activiteit in magnetietnanodeeltjes.

Opmerkelijk was de bevinding dat co-kweek van de schimmel met magnetiet-nanodeeltjes de nanozymatische activiteit van de nanodeeltjes aanzienlijk verhoogde. Statistische analyse onthulde een sterke negatieve correlatie (r=−0,96, p<0,001) tussen de nanozymatische activiteit van magnetiet en de concentratieverhouding van PCB15. Dit ondersteunde het idee dat witrotschimmels de nanozymactiviteit van magnetiet versterken om PCB15 af te breken.

Om de complexiteit van de interactie tussen de modelschimmel en magnetietnanodeeltjes bloot te leggen, gebruikten de onderzoekers röntgenfoto-elektronenspectroscopie (XPS) met hoge resolutie.

Dr. Guanghui Yu legde uit:"De witrotschimmel degradeerde PCB15 door de nanozymatische activiteit van magnetiet te versterken, die voornamelijk werd bepaald door zuurstofvacatures op het mineraaloppervlak (2-10 nm) in plaats van door ijzerchemie. Deze zuurstofvacatures aan het oppervlak werden voornamelijk opgevuld door geadsorbeerde zuurstofsoorten, waaronder hydroxylgroepen (-OH) en geadsorbeerd water."

Samenvattend werpen deze bevindingen licht op de opmerkelijke veerkracht en aanpassing van schimmels onder extreme omstandigheden, terwijl ze nieuwe inzichten verschaffen in de door schimmels gefaciliteerde afbraak van organische verontreinigende stoffen. Dit onderzoek heeft implicaties voor bodemsanering in verontreinigde omgevingen.

Het werk is gepubliceerd in het tijdschrift Science China Earth Sciences .

Meer informatie: Le Chang et al, Grensvlakprocessen en mechanismen van synergetische afbraak van dichloorbifenyl door witrotschimmels en magnetiet nanodeeltjes, Science China Earth Sciences (2023). DOI:10.1007/s11430-023-1141-x

Journaalinformatie: Wetenschap China Aardwetenschappen

Aangeboden door Science China Press