امتصاص النحاس بواسطة Serratia plymuthica: الدور الحاسم للمواد البوليمرية الخارجية المرتبطة بإحكام في الأنظمة العائمة وبيوفيلم

تلخيص تعتبر المعادن الثقيلة في البيئات المائية تهديدًا كبيرًا للبيئة وصحة الإنسان، مما يبرز الحاجة الملحة لاستراتيجيات مبتكرة للتخفيف. تستكشف هذه الدراسة دور المواد البوليمرية الخارجية البكتيرية كأسطح ربط نشطة للنحاس، في خلايا سابحة وأنظمة الامتصاص المعتمدة على بيوفيلم. حقق سلالة Serratia plymuthica As3-5a(5) امتصاصًا للنحاس بنسبة 92% (من تركيز ابتدائي قدره 3.14 مليمول) خلال 4 دقائق في نظام خلايا سباحة غير متزايد، و98% امتصاصًا في نظام معتمد على بيوفيلم على زجاج مسامي. تم تحقيق أقصى امتصاص للمعادن بواسطة الخلايا التي نمت في مرحلة الاستقرار المتأخرة (72 ساعة)، ربما بسبب زيادة نسبة البروتين في المواد البوليمرية الخارجية المرتبطة بإحكام. عند وجود مياه صرف كهربائية حقيقية تحتوي على 40 مليمول من Cu(II) عند pH 1.9، حقق نظام الخلايا السابحة (10^11 خلية / مل) امتصاصًا للنحاس بنسبة 97%. تسلط هذه النتائج الضوء على الإمكانية القوية لسلالة Serratia plymuthica As3-5a(5) لتطوير أنظمة بيولوجية فعالة لإزالة المعادن الثقيلة من مياه الصرف الصناعي. علاوة على ذلك، يوفر هذا العمل رؤى قيمة حول أساليب التكنولوجيا الحيوية المستدامة لمعالجة النحاس، مع تطبيقات محتملة في العمليات التحفيزية واستعادة المعادن ضمن إطار الاقتصاد الدائري. ينبغي أن تشمل الدراسات المستقبلية نهج البيولوجيا التركيبية لتحسين احتجاز النحاس والتحقيق في إمكانية توسيع هذه الأنظمة إلى مستويات جاهزية تكنولوجية أعلى تحت ظروف مياه الصرف الصناعي الحقيقية.