Довідка POD: TOCH20261029019

Пер- та поліфторалкильні речовини (PFAS) – це великий клас синтетичних хімічних речовин, що широко використовуються в промислових та споживчих товарах завдяки своїй винятковій хімічній стабільності. Однак ця ж стабільність робить PFAS дуже стійкими в навколишньому середовищі, що призводить до широкого забруднення води, ґрунту та біологічних систем. Сучасні методи рекультивації часто є енергоємними, дорогими або просто переносять PFAS з одного потоку відходів до іншого, не руйнуючи їх.

Центр компетенції з біокаталізу швейцарського університету прикладних наук виконує проекти з комп’ютерного відкриття та інженерії ферментів, розробки біокаталітичних реакцій, характеристики ферментів та ферментації в лабораторних масштабах. Він прагне приєднатися або створити консорціум для розробки принципово нового біотехнологічного підходу до деградації PFAS шляхом інженерії білків, які можуть специфічно розпізнавати молекули PFAS та каталізувати розрив вуглець-фторового зв’язку. Проект поєднує обчислювальний дизайн білків, білкову інженерію, спрямовану еволюцію та передову аналітичну хімію для створення та оптимізації нових біокаталізаторів, що зв’язують та дефторують PFAS.

На першому етапі обчислювальні методи та молекулярне моделювання будуть використані для ідентифікації та розробки білкових структур, здатних зв’язувати сполуки PFAS з високою спорідненістю та селективністю. Потім експериментально будуть створені перспективні варіанти білків та оцінені за допомогою високопродуктивних методів скринінгу. Стратегії спрямованої еволюції будуть застосовані для покращення ефективності зв’язування, каталітичної активності та стабільності в екологічно відповідних умовах.

На другому етапі будуть впроваджені та оптимізовані каталітичні механізми, що дозволяють дефторувати. Для кількісної оцінки трансформації PFAS та оцінки продуктів деградації будуть використані передові біохімічні та аналітичні методи, включаючи мас-спектрометрію та аналіз фтору. Механістичні дослідження нададуть розуміння функції ферментів та спрямують подальші інженерні цикли.

Окрім відновлення навколишнього середовища, сконструйовані білки також можуть забезпечити нові технології сенсорних та роздільних досліджень для моніторингу та відновлення PFAS. Отримані знання сприятимуть фундаментальному розумінню взаємодії білків і фторованих сполук та встановлять нові принципи проектування для боротьби з високостійкими забруднювачами за допомогою біотехнології.

Проект поєднує досвід у білковій інженерії, ензимології, обчислювальній хімії та аналітичних науках. Створюючи нові біологічні рішення для розпізнавання та деградації PFAS, робота вирішує важливу екологічну проблему, водночас сприяючи розробці стійких технологій для видалення забруднюючих речовин та циклічного управління ресурсами.

Швейцарська організація має солідний досвід у проектах ЄС (лідер робочих пакетів у рамках програм H2020 та Horizon Europe). Її досвід у білковій інженерії, характеристиці біокаталізаторів та розробці прикладних біокаталітичних процесів забезпечує міцну основу для поєднання фундаментальних досліджень ферментів та практичних застосувань ремедіації.

Переваги та інновації

Сучасні технології очищення від PFAS переважно базуються на адсорбції, мембранній фільтрації, іонному обміні та процесах руйнування за високих температур. Вони концентрують або видаляють PFAS із забруднених потоків для спалювання. Швейцарський науково-дослідний інститут пропонує створювати білки, які зв’язують PFAS, а потім сприяють розщепленню вуглець-фторового зв’язку.
На сьогоднішній день лише вуглець-фторові (CF) зв’язки можна розщепити ферментами, коли один атом F зв’язаний з C, але не тоді, коли на цьому вуглеці знаходяться 2 або більше атомів фтору, як це відбувається у випадку PFAS. Для вирішення цієї гострої проблеми необхідно швидко перетворити нові хімічні методи на ферменти.

Проект вдосконалює сучасний рівень техніки, поєднуючи in silico дизайн з високопродуктивною експериментальною еволюцією. Це дозволяє систематично оптимізувати спорідненість зв’язування, каталітичну активність та стабільність.

Очікувана роль партнера

Координатор консорціуму та дослідницькі партнери для подання проекту щодо нового біотехнологічного підходу до деградації PFAS за допомогою білкової інженерії:

– Університети, дослідницькі організації, партнери з впровадження, які мають тверде прагнення зробити свій внесок в аналітику, деградацію, біоремедіацію або захоплення PFAS, відкриті до співпраці зі Швейцарським університетом прикладних наук для розробки нових біокаталізаторів для ремедіації PFAS.

– Партнери з досвідом роботи в аналітичній хімії PFAS та білковій інженерії, включаючи організації, які синтезують або постачають еталонні сполуки PFAS, або мають зразки, забруднені PFAS, для тестування та деградації.

Контакти можна отримати, з вказанням номеру запиту (Довідка POD):

ТОРГОВО-ПРОМИСЛОВА ПАЛАТА УКРАЇНИ

Шубіна-Куруленко Ольга: soo-ird@ucci.org.ua,

Охромєєва Марина: mgb-zed@ucci.org.ua,

Євстратов Леонід, телефон: +38 (050) 962 97 07, доступні месенджери: Viber, WhatsApp, Telegram