Capture and flocculation of toxic cyanobacteria by amphiphilic peptide dendrimers for mitigating harmful blooms

絮凝作用 铜绿微囊藻 蓝藻 化学 两亲性 树枝状大分子 海泡石 人口 水华 微囊藻毒素 化学工程 环境化学 有机化学 生物 细菌 浮游植物 聚合物 社会学 人口学 营养物 原材料 工程类 遗传学 共聚物
作者
Heng Zheng,Pier‐Luc Tremblay,Wang Chen,Qi Wang,Danni Hu,Yuanzheng Huang,Xiaoxuan Liu,Cheng-Cai Zhang,Ling Peng,Tian Zhang
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:489: 151382-151382 被引量:1
标识
DOI:10.1016/j.cej.2024.151382
摘要

Harmful and toxic cyanobacterial blooms in freshwater constitute critical environmental problems and are becoming more frequent as a consequence of global climate change. One mitigation strategy is flocculation, which could be achieved with treatment by highly efficient, non-toxic, and biodegradable agents. Here, we report two amphiphilic peptide dendrimers (AmPDs), KK2 and KK2K4, for the removal of the toxic and bloom-forming cyanobacterium Microcystis aeruginosa from freshwater. KK2 and KK2K4 are composed of a hydrophobic alkyl chain and a positively charged polylysine dendron of the first and second generation, respectively. Owing to electrostatic interactions with the negatively charged cell surface of M. aeruginosa, KK2 and KK2K4 could quickly capture the cyanobacterial cell population via flocculation at very low concentrations. When combined with the natural clay sepiolite, the two AmPDs were even more efficient in promoting cell flocculation. The most performant system, with 3.0 mg/L KK2K4 and sepiolite clay, could remove 97.1 % of M. aeruginosa within 15 min by forming stable flocs. Remarkably, such a system was able to trap toxin molecules released by cyanobacterial cells, thus limiting its destructive impact on ecosystems. This study demonstrates how self-assembling dendrimer materials can resolve cyanobacterial blooms, providing an innovative solution to this environmental challenge.

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