有害的含氟饮用水中发现使用合成生物学

西北大学合成生物学家开发了一个简单、廉价的新测试能够检测饮用水中氟化物的危险水平。

成本很低,系统只需要滴和电影:滴小水滴变成准备试管,弹簧管一次混合等。如果水变成黄色,过量的氟-超过美国环保署最严格的监管标准。

从目前测试该方法截然不同,成本几百美元,常常需要科学技术来使用。

研究人员测试系统在西北大学实验室和现场在哥斯达黎加,氟化物Irazu火山附近的自然是丰富的。长期在消耗大量的时间,氟化会导致氟骨症,变硬的骨头和关节疼痛。

美国人倾向于认为有益健康的小剂量的氟,坚固牙齿。但在世界其他地方,尤其是在非洲的部分地区,亚洲、中美洲、氟化自然发生在消费水平是危险的。

“在美国,我们听到氟化物牙膏和所有的时间,因为它是市政供水,”西北大学的朱利叶斯挚说,他领导了这一项目。“这让氟化钙,这是非常困难,所以加强了我们的牙釉质。但超过一定水平,氟化物也变硬关节。这主要在美国并不是一个问题,但是它可以是一个衰弱的问题在其他国家如果没有识别并解决。”

挚是化学和生物工程副教授麦考密克工程学院和西北大学合成生物学中心的一员。执行的工作是与迈克尔·朱厄特合作,化学和生物工程教授在麦考密克和合成生物学中心主任。研究生沃尔特·Thavarajah亚当·西尔弗曼和马修Verosloff发起了这项研究。

现场试验成功

氟是一种自然形成的元素,它可以从基岩渗透到地下水。在火山灰还发现,氟化物特别丰富的地区周围的火山。

三个火山范围系统,哥斯达黎加测试设备似乎是一个自然的地方。马修·Verosloff博士生挚的实验室,前往哥斯达黎加和各种水样采样——从泥潭,池塘和沟渠。

“每个测试样本在这些领域工作,挚说。“这是令人兴奋的,它在实验室里工作,但更重要的是知道它的工作原理。我们想要一个简单,实用的解决方案为最需要的人。我们的目标是让个人监测氟的存在在自己的水。”

它是如何工作的

虽然设备简单易用,准备测试管房子一个复杂的合成生物学反应。挚多年来一直在努力了解RNA折叠机制。在他的新测试中,他把这种折叠机制工作。

“RNA折叠成一个小口袋里,等待一个氟离子,”他解释道。“离子可以完全融入,口袋里。如果离子出现,那么RNA表达基因水黄。如果离子没有出现,那么RNA变化形状和停止的过程。这是一个开关。”

根据挚,生物已经执行这个函数。“氟化物是有毒的细菌,”他说。“他们利用RNA氟化物在细胞中,然后使蛋白质泵出来,解毒。”

挚的系统以同样的方式工作。而是生产蛋白质的泵,测试会产生一种蛋白质酶使一个黄色的色素,所以人们可以看到结果用一个简单的一瞥。

挚的团队冻干RNA反应,看起来就像一个小棉球,并把它放到试管。在这种形态下,反应是安全的和耐储存。一个小吸管伴随试管。当放置在水,吸管吸收20毫升,只是小滴的需要再水化反应。从那里,得到一个结果,需要两个小时,挚将来打算加速迭代。

“我们目前限于氟化测试,“Thavarajah说,论文的第一作者。“但是我们试图工程师其他rna检测各种各样的目标。”

参考

Thavarajah等。(2019)接入点环境氟化物通过Riboswitch-Based游离生物传感器的检测。ACS合成生物学。DOI: https://doi.org/10.1021/acssynbio.9b00347

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