تحلل الملوثات الدوائية في مياه المجاري باستخدام جزيئات نانوية مُصنعة حيوياً تنتجها سلالة بكتيرية محبة للملح وتأثيرها على السمية النباتية

لماذا يهم وجود الأدوية في المياه

في كل مرة نتناول فيها مسكنًا أو مضادًا حيويًا، قد تخرج آثار من تلك الأدوية مع برازنا أو بولنا وتصل إلى محطات الصرف ثم إلى الأنهار والبحيرات. العديد من هذه المركبات المتبقية صعبة التحلل، وحتى كميات ضئيلة منها قد تضر الأسماك والنباتات وربما البشر. تستكشف هذه الدراسة طريقة مستوحاة من الطبيعة لتنظيف هذا التلوث الدوائي باستخدام بكتيريا محبة للملح تستطيع ليس فقط استهلاك هذه المواد العنيدة بل وتكوين جزيئات مساعدة دقيقة تُسرّع عملية التنظيف.

مركبات عنيدة في مياه الصرف اليومية

تطلق المنشآت الصناعية والمستشفيات مزيجًا من الأدوية والمواد المرتبطة بها في مياه الصرف. من بينها مركبات فينولية تُستخدم على نطاق واسع في الصناعة، ومضادات حيوية مثل أموكسيسيلين. هذه المواد مُستمرة في البيئة، قد تتراكم في الكائنات الحية، ولا تزال غير مُزالة بكفاءة بواسطة طرق المعالجة التقليدية. الخيارات التقليدية مثل المؤكسدات الكيميائية القوية أو الأغشية المتقدمة قد تنجح، لكنها غالبًا ما تكون مكلفة وتستهلك طاقة وقد تُنتج نفايات جديدة. لذا توجّه الباحثون نحو البيولوجيا وتكنولوجيا النانو، مستهدفين الجمع بين قوة الكائنات الحية والمواد المُهندَسة في معالجة واحدة منخفضة التأثير.

ميكروبات محبة للملح بموهبة مزدوجة

عزل الفريق سلالة بكتيرية محبة للملح من الرواسب البحرية. تزدهر هذه البكتيريا في ظروف مشابهة لمياه البحر، التي تتواجد غالبًا في بعض مياه صرف المصانع. في تجارب مخبرية محكمة، أظهر الباحثون أن الميكروب قادر على استهلاك عدة مركبات فينولية مشكلَة والمضاد الحيوي أموكسيسيلين، منفردة ومختلطة. على مدى عدة أيام، أزالت البكتيريا أجزاء كبيرة من هذه الملوثات من محاليل اختبار بسيطة ومن مياه صرف دوائية اصطناعية أكثر واقعية. ومن خلال تتبع تغيرات التركيز مع الزمن، بيّنوا أن النشاط الميكروبي استمر حتى عند مستويات ملوّثة نسبياً مرتفعة.

مساعدون معدنيون دقيقة تُصنعها البكتيريا

من اللافت أن نفس السلالة البكتيرية استخدمت أيضًا كمصنع مصغر لإنتاج أكسيد السيريوم على شكل جسيمات نانوية—مكعبات معدنية صغيرة جدًا بعرض بضعة عشرات من مليارات المتر. نما الباحثون البكتيريا، جمعوا السائل الخالي من الخلايا، وأضافوا ملحًا من السيريوم. خلال بضع ساعات تشكلت جسيمات أكسيد السيريوم، التي تم تسخينها وتحليلها لاحقًا. أكدت مجموعة من الأدوات أن الجسيمات تمتلك بنية بلورية مستقرة، وأن أحجامها في نطاق النانومتر، وأنها تكشف مجموعات سطحية كيميائية مناسبة للتفاعل مع الملوثات. أضيفت هذه الجسيمات المصنعة حيويًا بعد ذلك إلى مفاعل معالجة صغير إلى جانب البكتيريا ومياه الصرف الاصطناعية.

تنظيف أسرع ومنتجات تحلل أقل ضررًا

في مفاعل مخبري سعته عدة لترات من مياه الصرف، حقق التآزر بين البكتيريا وجسيماتها النانوية قدرة كبيرة على إزالة المركبات الفينولية والأموكسيسيلين خلال ساعات. أظهرت تحليلات كيميائية مفصّلة أن الجزيئات المعقدة الأصلية تحولت إلى مواد أبسط وأقل ضررًا عبر سلسلة من الخطوات: إزالة الكلور والفلور، اختزال مجموعات النيترو، فتح الحلقات العطرية، وفي النهاية تكوّن شظايا تشبه الأحماض الدهنية. اقترح الفريق مسارًا متدرجًا يربط بين هذه المنتجات الوسيطة ليكوّن سردًا متماسكًا لكيفية تفكيك الملوثات.

طريق أكثر خضرة نحو مياه أنظف

للغير متخصص، الرسالة الأساسية هي أن هذه الدراسة تبيّن كيف يمكن لبكتيريا مُختارة بعناية أن تستهلك بقايا أدوية خطرة وأن تصنع أدواتها النانوية الخاصة لتسريع العمل. من خلال اقتران الأيض الميكروبي مع جسيمات أكسيد السيريوم المصنعة حيويًا، أنشأ الباحثون نظامًا متكاملًا يفرّق الأدوية العنيدة إلى أجزاء ألطف وينتج مياهًا أقل ضررًا للنباتات بكثير. على الرغم من أن العمل ما زال في نطاق المختبر، فإن هذا النهج يشير إلى معالجات مياه صرف مستقبلية تستند أكثر إلى أنظمة حية متجددة وتقلّل الاعتماد على المواد الكيميائية القاسية أو المعدات المرهقة للطاقة، ما يوفر طريقًا واعدًا لحماية أنهارنا وسلاسل الغذاء من بقايا الطب الحديثة الخفية.

الاستشهاد: Fathima, M.M., Harini, N.P., Rangasamy, G. et al. Degradation of pharmaceutical contaminants in sewage wastewater using biosynthesised nanoparticle produced by halophilic bacterial strain and phytotoxicity. Sci Rep 16, 8039 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-37427-9

الكلمات المفتاحية: مياه الصرف الدوائية, التحلل البيولوجي, جسيمات نانوية, بكتيريا محبة للملح, استصلاح بيئي