Rina Diane Caballar.水可以说是世界上最重要的资源，保护它对我们的生存至关重要。虽然许多合成生物学创新集中在减少水浪费时，但污染物的患病率在水道中强调需要转移专注以保护它们。
水污染可以来自日常生活中的许多来源。根据环境工作组的说法自来水数据库那常见的污染物包括从管道和管道固定装置的铅浸出，肥料化学品如硝酸盐，除草剂如亚唑嗪，以及溶剂如1,4-二恶烷。这些污染物与破坏人和动物的生殖系统以及增加癌症等疾病的风险有关。
清洁受污染的水系统由于其尺寸和复杂性而是一种昂贵而艰苦的壮举。它可能需要数年时间来消除整个互联的含水层，净化系统，储存设施和管道网络系统。但是，如果材料或物质可以在整个系统中清洁水道？这是BioRemediation可以在恢复已经污染的水道中发挥作用。
保护源
生物修复是一种微生物用于分解污染物的过程，有效地清理污染的部位。这些微生物可以专门设计成去除污染物，而不会影响水系统的其他方面，如饮用性或当地野生动物。
通常，保护水道的最简单方法是防止污染物首先进入系统。这是伦敦清洁技术公司所选择的道路金餐馆。“关于试图想到我们如何采取系统范围的方法来解决来源，”亨利克·赫默纳金文宾馆的首席执行官和联合创始人说。“我们走到污染点，以避免多次治疗水。”
该公司已在大型污染物上设定了景点，以实现最大的影响。“You could spend your whole life going for the low-impact [contaminants], or you could hit a few of the big groups of chemicals, and you’ll have a much bigger impact than if you went for the less dangerous ones,” Hagemann says.
Henrik Hagemann，印版的联合创始人兼首席执行官在该公司的实验室中，用于从水系统中去除PFAS污染物的技术。图片：Purafinity.
考虑到这一目标，印度尼亲爱的专注于每氟氟烷基物质（PFA.）， 一群超过4,700人已发现污染的制造化学品湖泊，河流， 乃至饮用水。根据这一点美国国家环境卫生研究所（NieHS），“PFAS分子由链接碳和氟原子的链组成。因为碳氟键是最强的最强，所以这些化学品在环境中不会降低。“因此，这些物质被称为“永远化学品”。niehs的研究已发现对儿童认知和神经兽性发育，免疫系统，新陈代谢和怀孕的潜在不利健康影响。
从生态系统中清洁污染有三个关键方面：检测，反应和治疗。印刷件在治疗中珩磨，开发一种选择性靶向PFAS化合物的吸附材料。该团队以膜式格式开始，但由于膜的高压下降和难以操作，该团队切换到更粒度的介质 - 类似颗粒状材料，类似于硅胶包内的微小珠子。
这些颗粒含有基于纤维素的肽模拟物，蛋白质状链设计成模拟肽，其可以与特定靶标结合的肽 - 在这种情况下，PFAS分子 - 并将它们与水分离。“我们做了MRNA文库筛查，发现分子受体捕获，发现这些肽的模仿，并使用那些肽模仿的产品来上市，”哈吉曼说。
PFAS泡沫在van Ettan湖，密歇根州。来源：通过Flickr的环境，大湖和能源部。
Hagemann建议检测第一策略而不是将颗粒直接放置在水道中，以确定污染物最大贡献者在水系统中的最大贡献者，例如工业流出。安装清理系统的理想场所尽可能靠近源。“想象一下，一个大型钢罐，你可以从顶部到底部流水。这就是颗粒在里面的地方，“他说。“当你穿过它们时，他们选择性地抓住了PFAS污染物并将它们放在坦克中，直到它填充。”
Hagemann表示，最终目标是将污染物与颗粒分离并在其他应用中使用它们。虽然化学品对环境有毒，但他们确实有其他用途。
“我们有兴趣重用集中化学品，因为它们真的很有用。它们用于医疗器械以及消防泡沫。其中一些应用程序正在拯救人们的生命。化工公司已经向我们致力于重用[化学]集中力，“哈格兰说。最终，Hagemann希望关闭循环并为这些化学品创造有价值的第二次生命。
在下游流动的保护
如果污染物未上游含有污染物，则清理污染的水系统可能会变得更具挑战性。污染物可以整个水供应网络的各种水平流动，导致广泛的污染，更难以逆转。在这种情况下，生物修复可以提供独特的优势。
伊朗尼亚是一家合成生物巨头银杏生物价格的分拆公司，正在处理与工程微生物的下游污染。“Allonnia是一个来自寒武纪时代的灭绝海绵。这是公司的一个APT名称，因为海绵海绵是海洋的颗粒和细菌的自然过滤尼科尼亚·理查兹尼科利亚首席执行官首席执行官说。“这是allonnia的目标是使用自然来清理环境垃圾。”
Allonnia的首席执行官Nicole Richards领导了一个团队开发基于生物的解决方案，以检测和清理在关键水资源中发现的一系列毒素。图片：allonnia.
该公司首先通过建立现场可部署的生物传感器来识别污染物的存在并测试其水平的检测步骤。对于治疗，艾朗乃在工程微生物上致力于生物学降解污染物。
“我们正在寻找工程机会的方法，只能做它应该的功能，”Richards说。该启动正在考虑用于特定于污染物的微生物的内置杀戮开关，或者在污染物存在下仅激活微生物的开关，就像脱卤纤维素含氯的细菌或者食用细菌可以降解油。
“我们在鉴定正在努力降解PFA的碳氟键的酶的过程，然后可以添加这些酶的机制，”Richards说。理查兹说，该公司正在展望两者前原因应用 - 将酶添加到生物反应器中 - 或原位量身定制的生物将直接在污染的水系统中活跃的过程。
来自油砂采矿的径流是水污染的重要来源。图片：朱莉娅赖尔帕特里克（Pembina kilpatrick）通过Flickr研究所。
除了PFAS之外，Allonnia正在致力于退化环烷烃， 这负责原油的高酸度的主要化合物，减少受油砂采矿影响的水的毒性。该公司还在努力降低聚氨酯的泡沫，其中来自泡沫的聚合物被分解为升高。
为了使其技术更高效，巩波正在处理污水处理厂等集中点。“污染物越浓，生物解决方案越容易，”理查兹说。“在宽阔的水路中传播生物体可以变得昂贵，所以我们正在寻找集中的水道，以与我们的生物学有效。”
生物修复的障碍
尽管其承诺和潜力，但生物修复可能具有挑战性。对于一个，监管机构往往是谨慎的工程生物，特别是基因改性的生物，强烈造成严格限制在这些生物上。为了解决这一问题，根据其肽模拟，从而调查植物的纤维素或其他纤维素碱。“我们仍然等待立法者让我们在纤维素中推出遗传修饰的纤维素或生物体，”Hagemann说。
监管批准是很长的出路，但这是理查德已经在考虑的事情。“我们不知道有机体要看什么，”Richards说。“随着我们更接近理解技术是什么，就是当我们与监管机构互动并开始建立发展的时候。”
制定生物修复解决方案也需要时间，并且公司可能需要应用迭代设计 - 建立 - 测试学习方法，这两个公司都在拥抱。PlyAffInity将很快发布其第二代产品进行测试，并将考虑下一代的任何反馈。同时，亚角岭希望通过2022的生物传感器与2023的生物降解MVP具有销售最小可行的产品（MVP）。
“我们正在努力加速产品开发时间表，早期几代人，”Richards说。“我们希望开始将事物放入不完美的市场中，但我们可以从并了解他们的发展方式。”
然后有哪些污染物来定位和优先考虑。PFA只是一种主要的污染物，并且部分作品的一部分旨在创建一种污染物和相应酶的数据库，这些酶可以降低需要快速部署和清理的情况。
此外，还存在如何处理生物修复期间获得的废料。两家公司都从环境的周期性上迎来了一个提示，研究了捕获的化学品如何重复使用。
生物修复刚刚开始
清洁水可以说是这个星球上最宝贵的资源。污染和气候变化威胁到全球这些资源。生物修复可以提供防止和清理水污染的解决方案。来源：通过Flickr，USAID U.S.国际发展局遵循。
生物修复是一种不断增长的地区，合成生物学可以有助于环境保护。通过将检测，响应和治疗结合到一个系统中并在全球扩展它，生物系统可以介入其他解决方案失败的地方，甚至可能。
节约水资源的未来始于阻止更多污染物进入环境。然后，可以在水道内构建弹性，清理它们并保护它们免受未来的污染物。“你可以想象这些微生物作为休眠孢子。如果释放污染物，细菌会检测到它，响应，然后消除它，“Hagemann说。“这就是我们如何长期恢复水道的方式。”
虽然生物修复仍处于初期，但生物基础解决的化学问题的技术和心态正在获得牵引力。未来几年可能会展示角色微生物在恢复世界上最珍贵的资源中有多大。
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