Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ И ХИМИИ 2499-9962 54311 ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БИОФИЗИКА ECOLOGICAL BIOPHYSICS ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БИОФИЗИКА BIOSORBENT BASED ON THE COMPLEX OF YEAST CELLS AND MAGNETIC NANOPARTICLES FOR REMOVING HEAVY METAL IONS БИОСОРБЕНТ НА ОСНОВЕ КОМПЛЕКСА ДРОЖЖЕВЫХ КЛЕТОК И МАГНИТНЫХ НАНОЧАСТИЦ ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ Солопов М В Solopov M V mxsolopov@yandex.ru Легенький Ю А Legenkiy Yu A Беспалова С В Bespalova S V Донецкий национальный университет ru Donetsk National University ru Донецкий национальный университет ru Donetsk National University ru Донецкий национальный университет ru Donetsk National University ru 25 06 2018 25 06 2018 3 2 451 457 20 06 2018 20 06 2018 https://rusjbpc.ru/en/nauka/article/54311/view

Проблема возможности использования биосорбентов для очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов является актуальным направлением исследований. Статья посвящена оценке магнитных и сорбционных свойств дрожжевых клеток, полученных путем маркирования наночастицами Fe3O4. На основе вычисленных значений магнитной восприимчивости дрожжей была проведена компьютерная симуляция сепарации клеток в рассматриваемой модели сепаратора в зависимости от скорости потока жидкости и индукции магнитов. Результаты моделирования свидетельствуют о возможности высокоэффективной сепарации модифицированных клеток. Биосорбционные свойства клеток определялись при очистке модельных растворов от ионов меди, никеля и железа. Путем анализа кинетики сорбции ионов металлов из растворов была определена биосорбционная емкость нативных и модифицированных клеток. Было показано, что маркированные наночастицами клетки могут более эффективно аккумулировать ионы меди и никеля по сравнению с нативными дрожжами. Результаты могут быть использованы при реализации технологии очистки вод с помощью дрожжевых сорбентов.

A wastewater purification from heavy metal ions using biosorbents has a great scientific interest. The article is devoted to the evaluation of magnetic and sorption properties of yeast cells obtained by marking with Fe3O4 nanoparticles. Basing on the calculations of the values of the magnetic susceptibility of yeast cells a computer simulation of cells separation in the considering model separator was carried out under various fluid flow rates and inductions of the magnets. The results of simulation indicate the possibility of highly efficient separation of the modified cells. The biosorption properties of the cells were determined by the purification of model solutions from copper, nickel and iron. The biosorption capacity of intact and modified cells was determined by the analysis of kinetics of metal ions sorption from the model solutions. It has been shown that cells labeled with nanoparticles can more effectively accumulate copper and nickel ions compared to intact yeast. The obtained results can be used to implement in the technology of water purification with yeast sorbents.

 дрожжевые клетки биосорбент ионы тяжелых металлов магнитные наночастицы магнитная сепарация yeast cells biosorbent heavy metal ions magnetic nanoparticles magnetic separation

Wang J., Chen C. Biosorption of heavy metals by Saccharomyces cerevisiae: A review. Biotechnology Advances, 2006, no. 24, pp. 427-451. Wang J., Chen C. Biosorption of heavy metals by Saccharomyces cerevisiae: A review. Biotechnology Advances, 2006, no. 24, pp. 427-451. Safarik I., Maderova Z., Pospiskova K., Baldikova E., Horska K., Safarikova M. Magnetically responsive yeast cells: methods of preparation and applications. Yeast, 2015, no. 32, pp. 227-237. Safarik I., Maderova Z., Pospiskova K., Baldikova E., Horska K., Safarikova M. Magnetically responsive yeast cells: methods of preparation and applications. Yeast, 2015, no. 32, pp. 227-237. Беспалова С.В., Легенький Ю.А., Солопов М.В., Холявка М.Г. Инверсия сахарозы и биосорбция ионов Cu2+ магнитомаркированными клетками Saccharomyces cerevisiae. Вестник Воронежского государственного университета. Серия: Химия. Биология. Фармация, 2017, № 1, с. 98-101. [Bespalova S.V., Legenkiy Yu.A., Solopov M.V., Holyavka M.G. Inversion of sucrose and biosorption of Cu2+ ions by magnetically labeled Saccharomyces cerevisiae cells. Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Khimiya. Biologiya. Farmatsiya, 2017, no. 1, pp. 98-101 (In Russ.)] Bespalova S.V., Legen'kiy Yu.A., Solopov M.V., Holyavka M.G. Inversiya saharozy i biosorbciya ionov Cu2+ magnitomarkirovannymi kletkami Saccharomyces cerevisiae. Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Himiya. Biologiya. Farmaciya, 2017, № 1, s. 98-101. [Bespalova S.V., Legenkiy Yu.A., Solopov M.V., Holyavka M.G. Inversion of sucrose and biosorption of Cu2+ ions by magnetically labeled Saccharomyces cerevisiae cells. Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Khimiya. Biologiya. Farmatsiya, 2017, no. 1, pp. 98-101 (In Russ.)] Massart R. Preparation of aqueous magnetic liquids in alkaline and acidic media. IEEE Transactions on Magnetics, 1981, vol. 17, iss. 2, pp. 1247-1248. Massart R. Preparation of aqueous magnetic liquids in alkaline and acidic media. IEEE Transactions on Magnetics, 1981, vol. 17, iss. 2, pp. 1247-1248. Турчин В.В., Легенький Ю.А., Солопов М.В., Попандопуло А.Г., Беспалова С.В., Фисталь Э.Я. Магнитофоретические свойства фетальных фибробластов человека, маркированных суперпарамагнитными наночастицами оксида железа, стабилизированными цитратом. Гены и клетки, 2017, т. 12, вып. 1, с. 47-53. [Turchyn V.V., Legenkiy Yu.A., Solopov M.V., Popandopulo A.G., Bespalova S.V., Fistal E.Ya. Magnetophoretic properties of human fetal fibroblasts magnetically labeled with citrate stabilized superparamagnetic iron oxide nanoparticles. Genes and cells, 2017, vol. 12, iss. 1, pp. 47-53 (In Russ.)] Turchin V.V., Legen'kiy Yu.A., Solopov M.V., Popandopulo A.G., Bespalova S.V., Fistal' E.Ya. Magnitoforeticheskie svoystva fetal'nyh fibroblastov cheloveka, markirovannyh superparamagnitnymi nanochasticami oksida zheleza, stabilizirovannymi citratom. Geny i kletki, 2017, t. 12, vyp. 1, s. 47-53. [Turchyn V.V., Legenkiy Yu.A., Solopov M.V., Popandopulo A.G., Bespalova S.V., Fistal E.Ya. Magnetophoretic properties of human fetal fibroblasts magnetically labeled with citrate stabilized superparamagnetic iron oxide nanoparticles. Genes and cells, 2017, vol. 12, iss. 1, pp. 47-53 (In Russ.)] Горобец С.В., Горобец О.Ю. Оптимизация функциональных параметров высокоградиентных ферромагнитных насадок магнитных фильтров для очистки жидких сред. Химия и технология воды, 2003, № 6, c. 505-514. [Gorobets, S. V., Gorobets, O. Yu. Optimization of functional parameters of high-gradient ferromagnetic nozzles of magnetic filters for cleaning liquid media. Khimiia i tekhnologiia vody, 2003, no. 6, pp. 505-514 (In Russ.)] Gorobec S.V., Gorobec O.Yu. Optimizaciya funkcional'nyh parametrov vysokogradientnyh ferromagnitnyh nasadok magnitnyh fil'trov dlya ochistki zhidkih sred. Himiya i tehnologiya vody, 2003, № 6, c. 505-514. [Gorobets, S. V., Gorobets, O. Yu. Optimization of functional parameters of high-gradient ferromagnetic nozzles of magnetic filters for cleaning liquid media. Khimiia i tekhnologiia vody, 2003, no. 6, pp. 505-514 (In Russ.)] Farhan S.N., Khadom A.A. Biosorption of heavy metals from aqueous solutions by Saccharomyces cerevisiae. International Journal of Industrial Chemistry, 2015, no. 6, pp. 119-130. Farhan S.N., Khadom A.A. Biosorption of heavy metals from aqueous solutions by Saccharomyces cerevisiae. International Journal of Industrial Chemistry, 2015, no. 6, pp. 119-130. Ferraz A.I., Tavares T., Teixeira J.A. Cr (III) removal and recovery from Saccharomyces cerevisiae. Chemical Engineering Journal, 2004, no. 105, pp. 11-20. Ferraz A.I., Tavares T., Teixeira J.A. Cr (III) removal and recovery from Saccharomyces cerevisiae. Chemical Engineering Journal, 2004, no. 105, pp. 11-20. Suh J.H., Kim D.S., Yun J.W., Song S.K. Process of Pb2+ accumulation in Saccharomyces cerevisiae. Biotechnology Letters, 1998, № 20, iss. 2, pp. 153-156. Suh J.H., Kim D.S., Yun J.W., Song S.K. Process of Pb2+ accumulation in Saccharomyces cerevisiae. Biotechnology Letters, 1998, № 20, iss. 2, pp. 153-156.