Kvantové tečky, čili nepatrné polovodiče nanometrových rozměrů, jsou dnes v nanotechnologiích stále populárnější. Mají zajímavé optické a elektronické vlastnosti, které je předurčují pro množství aplikací, od tranzistorů a solárních článků, až po biomedicínu a kvantové počítače. Nanotechnologům to ale zjevně stále nestačí.
Tým americké University of Colorado, Boulder zkřížil kvantové tečky s bakteriemi, s nepatrnou nadsázkou řečeno, a vytvořil hybridní nanoorganismy. Tato nanostvoření dovedou vycucávat oxid uhličitý s dusíkem a vyrábět plasty i palivo. Obsahují kvantové tečky, které lze aktivovat světlem. Kvantové tečky pak pohánějí klíčové bakteriální enzymy. To změnilo bakterie ve výkonné nanotovárny, které zpracovávají oxid uhličitý na užitečné produkty.
Prashant Nagpal a jeho kolegové nezastírají, že jim jde především o zlepšení technologií pohlcování atmosférického oxidu uhličitého a jeho následného zpracování, kvůli globálnímu oteplování. Takové postupy ubírají z atmosféry skleníkový plyn a zároveň omezují spotřebu fosilních surovin, které se dnes používají k výrobě plastů a paliv.
Nagpalův tým vytvořil kvantové tečky, které mohou pasivně difuzí proniknout do bakteriálních buněk. Tyto kvantové tečky navrhli tak, aby se samovolně spojily s vybranými enzymy, které zpracovávají atmosférický oxid uhličitý a dusík. Tímto způsobem vylepšené bakterie stačí ozářit i malým množstvím rozptýleného slunečního záření a bakterie spustí přeměnu oxidu uhličitého na zajímavé látky. Každá bakteriální buňka přitom vyrobí miliony molekul takových látek.
Různá kombinace kvantových teček a vlnových délek světla přitom vede k výrobě různých produktů. Když hybridní nanoorganismy Nagpalova týmu ozáří zelené světlo, tak vylepšené bakterie zpracovávají dusík a vytvářejí amoniak. Pokud je to červené světlo, tak se spustí zpracování oxidu uhličitého na plasty.
Dosavadní výsledky experimentů naznačují, že takové vylepšené bakterie by bylo možné používat k výrobě v průmyslovém měřítku. I když bakterie plné kvantových teček jedou nepřetržitě celé dlouhé hodiny, tak nejeví téměř žádné známky únavy. To by znamenalo, že bakteriální buňky s kvantovými tečkami úspěšně regenerují, a že nebude nutné je ve výrobě často měnit za nové.
Nagpal si to v ideálním scénáři představuje tak, že jednotlivé domácnosti a výrobní provozy budou odvádět své emise oxidu uhličitého přímo do blízké vodní nádrže. Tam z nich hybridní nanoorganismy budou vyrábět bioplasty nebo podobně zajímavé produkty. Majitelé takové technologie budou vyrobené produkty prodávat, což jim zajistí určitý zisk. Podle Nagpala to bude asi tak složité, jako když si dnes lidé vaří své domácí pivo.
Literatura
Journal of the American Chemical Society online 7. 6. 2019.