해양 박테리아를 이용한 석면 해독

과학 기술

자연 발생 광물의 일종인 석면 물질은 한때 강도와 내열성으로 인해 다양한 산업 분야에서 널리 사용되었지만 건강에 유해한 것으로 악명이 높습니다. 석면 사용이 크게 감소했지만 미국에서는 광물 사용이 금지되지 않았으며, 석면 함유 건물을 개조하거나 철거하는 동안 사람들이 석면에 노출될 수 있습니다.

석면 검사에 실패하여 필라델피아 교육청의 여러 학교가 문을 닫았을 때 집 근처에서 위험이 닥쳤습니다. Penn은 공립학교 건물의 석면 및 납을 포함한 환경 위험을 해결하는 데 사용되도록 교육구에 1억 달러(10년 동안 매년 1,000만 달러)를 기부하기로 약속했습니다. 그러나 석면을 처리하려면 더 나은 개선 옵션이 필요합니다.

이제 펜실베니아 대학 지구환경과학과의 연구원들은 극한 해양 환경의 박테리아가 석면을 해독할 수 있는 잠재력을 가지고 있음을 보여줍니다. Applied and Environmental Microbiology 저널에 발표된 그들의 연구는 해양 미생물이 이전에 테스트된 곰팡이 및 토양 박테리아보다 석면 생물학적 정화에 더 나은 후보가 될 수 있음을 시사합니다.

"우리는 보다 안전한 폐기 또는 2차 원료로 재사용을 위해 이러한 광물의 독성을 낮추는 방법을 탐구함으로써 석면 생물학적 정화 연구를 확장하고 싶었습니다."라고 극한성 물질 연구를 전문으로 하는 지구 및 환경 과학 조교수인 Ileana Pérez-Rodríguez는 말했습니다. 심해 미생물.

이를 위해 Pérez-Rodríguez는 석면 광물을 특성화하는 오랜 역사를 갖고 있는 Reto Gieré와 협력했습니다. 그들은 이러한 극한성 미생물이 무기 화합물을 사용하고 자연 환경에서 다양한 광물과 상호 작용하기 때문에 석면 생물학적 정화에 좋은 후보가 될 수 있다고 생각했습니다.

연구팀은 흡입 시 위험하게 만드는 석면 광물의 두 가지 측면, 즉 물질의 발암 효과를 주로 담당하는 철분 함량과 염증을 유발하는 섬유질 구조를 표적으로 삼기 위해 Deferrisoma palaeochoriense와 Thermovibrio ammonificans라는 두 가지 박테리아 종에 초점을 맞췄습니다. .

석면을 해독하는 미생물의 능력을 테스트하기 위해 연구자들은 미생물이 선호하는 온도인 60°C 또는 75°C에서 석면 미네랄이 들어 있는 작은 액체로 채워진 병에서 미생물을 7일 동안 배양했습니다. 이 기간 동안 연구자들은 세포 성장과 화학적 조성의 변화를 추적하기 위해 액체 배지 샘플을 채취했으며 전자 현미경을 사용하여 광물 구조의 변화를 찾았습니다. 그들은 신진대사의 일부로 철을 사용하는 D. palaeochoriense가 석면을 성장시키는 동안 석면에서 일부 철을 효과적으로 제거할 수 있다는 것을 발견했습니다. 그러나 이러한 철 제거는 광물의 전체 섬유질 구조를 변화시키지 않았으며, 이는 부분적으로 독성의 원인이 됩니다.

Pérez-Rodríguez는 “이것은 매우 위험한 광물을 섭취하여 덜 위험하게 만드는 점진적인 과정입니다.”라고 말합니다. "철과 함께 제공되는 화학적 반응성을 제거하여 광물의 독성을 덜 만들 수 있지만 여전히 섬유질 구조를 갖고 있으므로 다음 질문은 '어떻게 모양을 분해할 수 있습니까?'입니다."

석면 광물은 규산염 골격으로 구성되어 있으며, 이전 연구에 따르면 이 골격에서 실리콘과 마그네슘 이온을 제거하면 섬유 구조가 파괴될 수 있는 것으로 나타났습니다. 이곳은 두 번째 박테리아인 T. ammonificans가 등장한 곳입니다.

Pérez-Rodríguez는 “현미경을 통해 이러한 미생물이 실리콘을 생물막에 포함시키는 것을 볼 수 있습니다.”라고 말했습니다. “보통 생물막에 대해 생각할 때 우리는 일종의 끈적끈적한 끈적한 점액을 생각하지만 이 경우 생물막은 실제로 매우 단단합니다. 그들은 기본적으로 바위로 작은 집을 만들고 있습니다.”

연구자들은 T. ammonificans가 꼬불꼬불한 섬유를 갖고 있는 "구불구불한" 석면에서는 실리콘을 축적할 수 있지만 바늘 모양의 곧은 섬유를 가진 "각섬석" 석면에서는 실리콘을 축적할 수 없다는 사실을 발견했습니다. Pérez-Rodríguez는 "이것은 각 석면 광물과 관련된 고유한 화학 조성 및 결정 구조를 고려할 때 석면 처리에 모든 적용에 적합한 단일 솔루션으로 접근하는 것이 어렵다는 점을 강조합니다."라고 말합니다.