Fabrx和UCL開發出新型3D打印凈化設備，可有效解決水資源藥物污染問題
時間：2021-12-05 09:13 來源：南極熊 作者：admin 閱讀：次
導讀：水污染一直以來都是是一個關鍵性的全球問題，尤其是藥物這類化學合成品一旦滲入到供應水系統，就有可能會對生態平衡產生巨大影響，并對人類健康構成重大風險。
為了解決藥物污染水資源的問題，制藥3D打印專家FabRx、倫敦大學學院和圣地亞哥-德孔波斯特拉大學（USC）的研究人員共同合作開發了一種新型3D打印設備，能夠從水中凈化去除藥物一類的污染物。該團隊開發的這款可定制和可重復使用的生物催化裝置，稱為Printzyme，它能夠從水中去除某些藥物，并有可能在未來幫助解決世界的水污染危機。
△研究人員的Printzyme裝置能夠從水中去除藥物。圖片來自《Water Research》雜志。
醫藥3D打印
FabRx是UCL的一個衍生公司，利用3D打印技術來創造個性化的藥物和藥物輸送裝置。該公司曾與UCL和南加州大學合作，為患有罕見的代謝性疾病楓糖漿尿病（MSUD）的兒童開發個性化定制的3D打印咀嚼片，并利用3D打印技術制造出帶有盲文和月亮圖案的Printlets，以幫助有視覺障礙的病人服藥。就在前不久，這3個合作伙伴共同開發了一種3D打印的點狀淚滴栓塞，以對抗干眼癥。這種點狀栓塞裝載有抗炎藥物地塞米松，可以滲入眼睛的淚道，以阻斷它并防止液體排出。現在，研究團隊正將注意力轉向調查3D打印如何幫助減少我們的供應水中藥物的有害污染。
△環形和圓柱形的3D打印Printzymes設備。圖片來自《Water Research》雜志。
藥品水污染
當下的人們在一生中會服用幾十種藥物，而且服用頻度越來越快，特別是隨著年齡的增長。如此多的藥物被消耗后經排泄或處理后，最終會進入我們的水循環系統。據報道，藥品及其代謝物幾乎存在于所有水生環境中，包括飲用水、地下水和我們的海洋。
事實上，這種藥品污染是一個全球性的問題，抗生素、鎮痛劑、降脂藥和雌激素是全世界報告最多的水污染藥物，盡管真正的規模在很大程度上是未知的。這類污染物滲入到我們的水系統，不僅對人類健康，而且對生態平衡也構成重大風險。
例如，進入水中的最多的藥物之一——雙氯芬酸，已被證明對禿鷹等候鳥是致命的，而污水中的雌激素已有案例證實會導致雄性魚的雌性化，這極大地影響了它們的繁殖成功。而且，進入我們水系統的不僅僅是藥品，還有可卡因、阿片類和甲基苯丙胺等精神娛樂性物質。
雖然世界衛生組織（WHO）已經組派了一個專門的工作組來解決藥品滲入水中的問題，但到目前為止提出的從水中去除藥物的方法效果不一。污泥處理、生物過濾、反滲透和納濾只是提出的一些方法，有些方法的藥物去除率還不足10%。
因此，FabRx、UCL和南加州大學正試圖通過3D打印來解決對更有效的技術的需求，以便更簡單、更經濟地從水中去除藥物和污染物。
△圓柱狀的PrintzymesESEM圖像。圖片來自《Water Research》雜志。
3D打印的Printzyme
為了解決水污染的問題，聯合團隊嘗試開發、制造和驗證了一個由3D打印制造的生物催化裝置，它可以在醫院或制藥設施等集中源的廢水中實現去除藥物的目的。
Printzyme裝置具有完全可定制的形態，并使用天然酶漆酶作為藥物氧化劑，已被證明可以降解多種藥物。研究人員制備出含有漆酶、光引發劑（LAP）以及PEGDA和水的混合物的光聚合物樹脂，然后將載有酶的樹脂倒入Formlabs Form 2 SLA 3D打印機的樹脂槽中，用它來3D打印四種不同形狀的Printzymes。
通過在Formlabs的FormWash和Form Cure機器中完成清洗和固化過程，Printzymes在一個半小時內被制造出來，50多個Printzymes能夠同時制造成圓柱形和環形。
研究團隊使用兩種藥物來對Printzymes去除水中藥物的能力進行測試，即雙氯芬酸和炔雌醇，它們都在歐洲水污染觀察名單上榜上有名。在一個100毫升的燒瓶中準備好藥物的獨立溶液，隨后在燒瓶中放入Printzyme，并以100轉/分鐘的速度連續攪動48小時。
結果表明，Printzyme設備成功地降低了溶液中這兩種藥物的濃度，在24小時內去除80%以上的溶解雙氯芬酸，在短短兩小時內去除95%的炔雌醇。
據研究人員說，SLA 3D打印作為一種簡化的方法，在溫和的條件下充方發掘了酶的潛力。該團隊說，這些結果提出了一種明顯有效和可持續的方法，以去除水中的藥物污染物，并顯示出生物修復技術的巨大潛力。
在研究過程中，Printzyme裝置也被證明是可重復使用的，并有可能以"靈活、容易擴展和具有成本效益"的方式更有效地解決世界水污染危機。
關于這項研究的更多信息可以在《Water Research》雜志上發表的題為："A customizable
3D printed device for enzymatic removal ofdrugs in
water"的論文中找到。這項研究的共同作者是Xu, T.Pose-Boirazian, G. Eibes, L. McCoubrey, J.
Martinez-Costas, S. Gaisford, A.Goyanes, and A. Basit。
相關論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/sc ... 010551?dgcid=author
(責任編輯：admin)
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