La biosorción es la eliminación de contaminantes de una muestra adsorbiéndolos en la superficie de un material biológico. Se espera que proporcione beneficios ambientales y económicos en comparación con las técnicas de separación convencionales. Un equipo de científicos, incluido un investigador de la Universidad de Tsukuba, ha analizado la interacción del alga Galdieria sulfuraria con metales preciosos para comprender mejor el proceso de biosorción. Sus hallazgos se publican en Journal of Hazardous Materials .

Los metales preciosos, incluidos el oro, el platino y el paladio, se han detectado en el medio ambiente en niveles mínimos y los riesgos ecológicos y para la salud asociados no se comprenden bien. La eliminación de estos metales mediante enfoques estándar puede ser un desafío porque otros elementos contaminantes con concentraciones generalmente más altas (hierro y cobre, por ejemplo) generan competencia.

La biosorción es una alternativa potencial que también podría presentar beneficios financieros a través del reciclaje de los elementos costosos. Por lo tanto, comprender y optimizar la biosorción de metales preciosos es un área de investigación importante.

Se han acumulado conjuntos de datos masivos que consideran tanto la eficiencia de sorción como la capacidad de los biomateriales. Sin embargo, hasta ahora, los resultados se han promediado en toda la población celular y no ha sido posible evaluar la adsorción a nivel de una sola célula.

Ahora, el equipo ha combinado la espectroscopia de estructura fina de absorción de rayos X (XAFS), que se ha utilizado para analizar la forma en que los metales se adsorben en las células, con la espectrometría de masas de plasma de acoplamiento inductivo de una sola célula (scICP-MS) para proporcionar el vínculo entre la comportamiento de la población celular y la naturaleza de las interacciones entre los metales y las células en la superficie celular.

"La combinación de XAFS y scICP-MS, y el uso de bajas concentraciones de metales, significaba que podíamos observar muy de cerca las interacciones específicas que tenían lugar en la superficie celular", explica la autora principal, la profesora Ayumi Minoda. "Descubrimos que la cantidad de metal adsorbido dependía del metal en cuestión y de la acidez de la solución".

En condiciones de baja acidez, el oro, el platino y el paladio se adsorbieron en las células. Se descubrió que el oro interactuaba con grupos que contenían azufre en la superficie celular, mientras que el platino y el paladio interactuaban con grupos que contenían azufre y nitrógeno.

Curiosamente, a alta acidez, solo el oro y el paladio se adsorbieron en las células y solo a través de la interacción con el azufre. El patrón de distribución de las células adsorbentes de paladio, tanto el número de células que adsorbieron paladio como la cantidad de paladio adsorbido, cambió drásticamente. Este es el primer informe que relaciona dichas interacciones con cambios en el comportamiento de la población celular y demuestra claramente un mecanismo de adsorción diferencial en diferentes condiciones ambientales.

"Se espera que la información obtenida contribuya a la ingeniería futura de las superficies de las células para proporcionar una mejor adsorción de metales", dice el profesor Minoda. "Se espera que la optimización del rendimiento de los adsorbentes de metales preciosos de origen biológico mejore significativamente la sostenibilidad ambiental del reciclaje y la remediación de metales". + Explora más

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