Müasir elm bakteriyaların yalnız xəstəlik törədən mikroorqanizmlər olmadığını, əksinə enerji və tibb sahəsində strateji texnoloji həllərin mərkəzində dayandığını göstərir. Xüsusilə karbon qazının alternativ yanacağa çevrilməsi və antibiotik müqavimətinə qarşı ağıllı dərman daşıyıcı sistemlərin hazırlanması istiqamətində aparılan tədqiqatlar bu sahədə ciddi dönüş nöqtəsi yaratmışdır.
I. Fotosintezdən Asılı Olmayan Bioyanacaq İstehsalı: Elektro-Yanacaq Konsepsiyası
1. Problemin qoyuluşu
Ənənəvi bioyanacaq istehsalı əsasən fotosintez prosesinə əsaslanır. Günəş enerjisi bitkilər tərəfindən kimyəvi enerjiyə çevrilir, daha sonra isə mürəkkəb emal mərhələləri vasitəsilə yanacaq əldə olunur. Lakin bu proses enerji baxımından səmərəli hesab edilmir. Günəş fotonlarının yalnız kiçik hissəsi yanacaq formasında saxlanılan enerjiyə çevrilə bilir və nəticədə ciddi enerji itkisi baş verir.
Bu səbəbdən alimlər daha birbaşa və effektiv üsul axtarmağa başlamışlar.
2. Berkeley Laboratoriyasının yanaşması
Lawrence Berkeley National Laboratory tərəfindən aparılan tədqiqatlarda torpaq bakteriyası olan Ralstonia eutropha üzərində fokuslanılmışdır. Bu bakteriya təbii şəraitdə enerji mənbəyi kimi hidrogendən istifadə edərək karbon qazını (CO₂) üzvi birləşmələrə çevirə bilir.
Tədqiqatın əsas ideyası fotosintezi tamamilə kənarlaşdırmaqdır. Bunun əvəzinə:
-
Bərpa olunan enerji mənbələrindən (günəş, külək) əldə edilən elektrik
-
Su
-
Karbon qazı
-
Hidrogen
istifadə etməklə bakterial metabolizm vasitəsilə birbaşa maye yanacaq – dizel və reaktiv yanacaq əvəzediciləri – istehsal etmək nəzərdə tutulur.
Bu yanaşma “elektro-yanacaq” (electrofuel) adlandırılır.
3. Maliyyələşmə və strateji əhəmiyyət
Layihə ARPA-E tərəfindən maliyyələşdirilmiş və yüksək riskli, lakin yüksək potensiala malik enerji texnologiyaları kateqoriyasına daxil edilmişdir. Proqram çərçivəsində bu texnologiyanın mövcud bioyanacaq üsullarından on dəfəyə qədər daha səmərəli ola biləcəyi ehtimal edilir.
Bundan əlavə, tədqiqatlar Joint BioEnergy Institute ilə əməkdaşlıq şəraitində aparılır.
4. Texnoloji yanaşmalar
Tədqiqat iki əsas istiqamətdə davam edir:
a) Bioelektrokimyəvi reaktor sistemi
Logos Technologies tərəfindən hazırlanmış iki litrlik reaktorda:
-
Elektrodlar vasitəsilə su hidrogen və oksigenə parçalanır
-
Bakteriyalar hidrogendən enerji kimi istifadə edir
-
CO₂ karbohidrogenlərə çevrilir
-
İstehsal olunan yanacaq səthə toplanır
b) Öz-özünü enerji ilə təmin edən bakteriyalar
Alternativ yanaşmada bakteriyaların səthinə elektrokatalizatorlar bağlanır. Bu katalizatorlar elektrik enerjisi hesabına hidrogen yaradır və bakteriyalar öz enerji mənbəyini qismən özləri təmin edə bilir.
Bu model uğurlu olarsa, yanacaq istehsalı üçün yalnız üç komponent kifayət edəcək:
-
CO₂
-
Su
-
Elektrik enerjisi
5. Potensial üstünlüklər
-
Torpaq və kənd təsərrüfatı resurslarına ehtiyacın azalması
-
Gübrə və su sərfiyyatının minimuma enməsi
-
Karbon qazının təkrar istifadəsi
-
Daha dayanıqlı enerji modeli
II. Antibiotik Müqavimətinə Qarşı Ağıllı Nanohissəcik Texnologiyası
1. Problemin aktuallığı
Antibiotik müqaviməti müasir tibbin ən ciddi problemlərindən biridir. Bakteriyalar mövcud dərmanlara qarşı davamlılıq inkişaf etdirdikcə yeni antibiotiklərin hazırlanması çətinləşir. Alternativ strategiya kimi mövcud antibiotiklərin daha effektiv çatdırılması ideyası irəli sürülmüşdür.
2. MIT və Brigham Xəstəxanasının tədqiqatı
Massachusetts Institute of Technology və Brigham and Women's Hospital alimləri immun sistemindən yayınaraq birbaşa infeksiya ocağına yönələn nanohissəciklər hazırlamışlar.
Araşdırmanın nəticələri ACS Nano jurnalında dərc edilmişdir.
3. Nanohissəciklərin quruluşu və işləmə mexanizmi
Nanohissəciklər:
-
Xarici təbəqədə polietilen qlikol (PEG) ilə örtülmüşdür
-
Daxildə pH-həssas polihistidin qatına malikdir
-
Nüvəsində antibiotik yerləşir (məsələn, vankomisin)
Qan dövranında olduqda hissəciklər zəif mənfi yüklü olur və immun sistemindən yayınır. Lakin infeksiya ocağında mühit daha turş olduğuna görə pH azalır və polihistidin proton qazanaraq hissəciyə müsbət yük verir. Bu zaman hissəciklər bakteriyaların mənfi yüklü hüceyrə divarına möhkəm bağlanır və dərmanı tədricən buraxır.
4. Üstünlüklər
-
Dərmanın lokal və yüksək konsentrasiyada çatdırılması
-
Yan təsirlərin azalması
-
Sağlam mikrofloranın qorunması
-
Müqavimətli bakteriyalara qarşı effektivliyin artması
Nanohissəciklər dərmanı bir neçə gün ərzində tədricən buraxaraq bakteriyaların yenidən çoxalmasının qarşısını alır.
Ümumi Nəticə
Həm enerji, həm də tibb sahəsində aparılan bu tədqiqatlar bakteriyaların gələcəyin texnologiyalarında mühüm rol oynaya biləcəyini göstərir. Bir tərəfdən karbon qazını səmərəli şəkildə maye yanacağa çevirən elektro-yanacaq texnologiyası, digər tərəfdən isə antibiotik müqavimətinə qarşı ağıllı nanohissəcik sistemləri bəşəriyyətin qarşısında duran iki böyük problemi – enerji təhlükəsizliyi və infeksion xəstəliklərlə mübarizəni – həll etməyə istiqamətlənmişdir.
Bu yanaşmalar hələ laboratoriya mərhələsində olsa da, onların praktik tətbiqi gələcəkdə dayanıqlı enerji və effektiv tibbi müalicə modellərinin formalaşmasına zəmin yarada bilər.