Механизмы связывания металлов

Металлы могут связываться как растущими, так и нерастущими и даже мертвыми или разрушенными клетками. Сначала металл связывается поверхностью клетки, а затем медленно проникает внутрь. Бактерии связывают металлы лучше, чем дрожжи. Известно, например, накопление урана или свинца клетками бактерий рода Micrococcus sp. Кадмий, никель, кобальт, рубидий сорбируются клетками родов Bacillus sp. и Esherichia coli. Клетки бактерий рода Pseudomonas sp. использовали даже для извлечения урана из морской воды, где он содержится в очень низких концентрациях. Описано также выделение золота, серебра, других драгоценных металлов платиновой группы с помощью биосорбции.

Общая схема биосорбции металлов

В раствор с металлами добавляется суспензия микроорганизмов. Происходит поверхностное связывание металлов, образование комплекса «металл – микроорганизмы». Биомасса с сорбированным металлом отделяется от суспензии одним из методов разделения. Выделение металла осуществляется либо десорбцией в мягких условиях, после чего освобожденная от металла биомасса вновь отделяется от раствора и может быть многократно использована в процессах биосорбции, либо деструктурированием биомассы путем добавления к ней крепкой кислоты, щелочи или даже в пирометаллургическом процессе. Такое жесткое обращение с биомассой возможно в случаях, когда ее получение дешево или сама она является отходом какого-либо производства. В некоторых технологиях в качестве биосорбента используют дезинтегрированные клетки микроорганизмов, часто высушенные.

Иммуносорбция

Методы биосорбции, относящиеся к металлам, не слишком специфичны. При выделении многих белков, наоборот, часто используют очень специфичные высокоселективные методы. Они основаны на связывании антител с определенным участком молекулы изучаемого белка. Такой метод позволяет «распознавать» в смеси белков только один из них, к которому выработано иммунной системой антитело. Выделенные из крови иммунизированных животных антитела (а среди них могут быть и очень специфичные моноклональные антитела, которые могут определить среди белков, например, белки родственников) иммобилизуются на каком-либо носителе и становятся таким образом иммуносорбентами, используемыми для высокоселективного выделения веществ. На основе иммуносорбентов разрабатывают диагностические методы, которые позволяют не только распознавать различные инфекционные заболевания, в том числе и вирусные, но также и наследственные заболевания, опухоли и многое другое.