Генетики разработали белок для добычи урана из океанов
В Хайнаньском университете разработали новый белок с двойными центрами связывания урана, который может служить эффективной ловушкой для добычи этого ценного элемента из океанов.
Уран — ключевое сырье для ядерной энергетики, однако его наземные запасы ограничены. А в морской воде содержится около 4,5 миллиардов тонн урана — можно сказать, неисчерпаемый источник, — но в крайне низкой концентрации.
Обычные методы добычи — например, сорбенты на основе полимеров или неорганических материалов — неэффективны, потому что плохо связывают уран среди других ионов, медленно работают и обладают небольшой емкостью. Многообещающие перспективы у искусственного белка SUP (Super Uranyl-binding Protein).
На его основе китайские ученые вырастили мутантную версию LSUBP (Ladder Step Uranyl-Binding Protein) с двумя точками захвата урана вместо одной. В остальном структура белка не претерпела изменений, сохранив его исходную конформацию, в чем ученые убедились при помощи ультрафиолетовой спектроскопии кругового дихроизма.
Для проверки практической применимости модифицированного белка были созданы сшитые гидрогелевые волокна, содержащие LSUBP. Они продемонстрировали высокую прочность и возможность многократного использования, что критически важно для реальных технологий добычи. Испытания показали, что волокна с LSUBP достигают адсорбционной емкости 25,60 мг урана на 1 г сорбента в натуральной морской воде, что стало значительным прорывом в этой области.
Молекулярное моделирование подтвердило, что оба искусственно созданных центра связывания урана активно участвуют в процессе, обеспечивая высокую эффективность адсорбции.
Инновационный подход, описанный в журнале National Science Review, в известной мере универсален и может быть адаптирован для создания адсорбентов, нацеленных на другие ценные металлы.
«Многие белки, богатые α-спиральными структурами, могут служить идеальной основой для создания множественных центров связывания урана. Применяя методы генной инженерии, мы можем целенаправленно проектировать дополнительные специфические сайты связывания, значительно повышая эффективность добычи урана из морской воды», — прокомментировал профессор Нин Ван.
Исследование показало, как синтетическая биология помогает решать глобальные энергетические вызовы. Практическую пользу его результаты обретут по мере истощения сухопутных запасов урана.
