Standardowe badania toksykologiczne w układach biologicznych zazwyczaj zawężają się do oznaczenia obecności toksyn w środowisku. Wówczas potrzebny jest niezależny toksykolog, który może ocenić czy ta ilość i natężenie substancji są znaczące dla funkcjonowania organizmów żywych czy nie. Tego rodzaju pomiary wiążą się z ryzykiem popełnienia wielu błędów. Fascynującą i skuteczną próbą ich pokonania okazał się automatyczny biodetektor toksyczności ogólnej wód, autorstwa dr. Andrzeja Woźnicy.

Urządzenie to jest biosensorem, czyli czujnikiem opartym na wykorzystaniu żywych organizmów. Są w nim zainstalowane gąbki poliuretanowe, na których rosną bakterie. Przez detektor przepompowuje się napowietrzoną wodę.

- Bakterie, na których bazujemy, to bakterie nitryfikacyjne-litoautotrofy, które wykorzystują jony amonowe i azotanowe (III) do pozyskiwania energii. Jeżeli do wody dodać jon amonowy wówczas bakterie pobierają elektrony z jego azotu na minus trzecim stopniu utlenienia i utleniają go do plus piątego stopnia, równocześnie wykorzystując tlen - tłumaczy działanie detektora dr Andrzej Woźnica. - Jeżeli stan przepompowywanej wody nie budzi zastrzeżeń, wtedy bakterie zużywają tlen. My z kolei obserwujemy jego zawartość w przepływającej wodzie, dzięki kilku sondom tlenowym.

Kiedy bakterie, które są częścią urządzenia, zostają podtrute toksynami zawartymi w przepływającej wodzie, ich metabolizm zostaje spowolniony albo zahamowany, co rejestrowane jest przez elektrody tlenowe. Pierwsza z nich prezentuje zawartość tlenu w wodzie, jaka wpływa do reaktora, kolejne ukazują jego zużycie. W momencie dodania toksyn do wody po kilkudziesięciu sekundach ekran komputera pokazuje, że zużycie tlenu zostało zmniejszone. To sygnał, że woda, która dostała się do detektora jest skażona. Urządzenie ma już swoją trzyletnią historię, która w dużej mierze koncentruje się z jednej strony na udoskonalaniu biodetektora, a z drugiej na pozyskiwaniu środków finansowych na jego pełną realizację.

- Pomysł skonstruowania urządzenia powstał w momencie, kiedy Uniwersytet Śląski nawiązał współpracę z Górnośląskim Przedsiębiorstwem Wodociągów. Na spotkaniach z zarządem GPW często pojawiały się informacje o nieszczelnych instalacjach przesyłowych różnych chemikaliów. Automatyczny biodetektor został stworzony, by zapobiegać skutkom tego typu uchybień - mówi dr Woźnica. Po chwili wspomina - Słyszałem kiedyś historię o cysternie przewożącej szkodliwy rozpuszczalnik, która miała wypadek. Duża ilość toksyny wyciekła, dostając się do środowiska. Następnie udało jej się przepłynąć rzekę i nie została zauważona przez żadną stację monitoringu!

Okazało się, że substancja niezauważona przedostała się pomiędzy punktami kontroli wody prowadzonymi przez te stacje. Podobna sytuacja nie mogłaby mieć miejsca, gdyby na tej rzece było zainstalowane urządzenie dr. Woźnicy, ponieważ odnotowuje ono informacje o stanie wody co 10 sekund. Tuż po dopłynięciu substancji do reaktora po około minucie jej obraz ukazuje się na ekranie komputera.

- W tej chwili znamy reakcję urządzenia na około 9 toksyn. Są one różne. To nie jest też tak, że detektor nie informuje nas, jaka toksyna pojawiła się w systemie, ale alarmuje o prawdziwej reakcji układu biologicznego na tę toksynę. Przykładowo różnice występują, gdy aplikujemy związki słabo rozpuszczalne - wówczas detektor reaguje słabiej - dopowiada pan Andrzej.

Docelowo urządzenie ma zostać zamontowane w miejscach poboru wody.

- Między innymi chcieliśmy zamontować urządzenie w Strumieniu, gdzie znajduje się jedna z najnowocześniejszych stacji uzdatniania wody GPW. Stacja ta pobiera wodę z Wisły, a nasze urządzenie miało kontrolować jej stan - mówi dr Woźnica.

Pojawiły się także intencje zamontowania detektora w stacji przesyłowej w okolicach Mikołowa, która zaopatruje w wodę duży obszar Śląska. Niestety, realizacja tych planów wymaga znacznego zaplecza finansowego. Uniwersytet Śląski stara się wspomagać odkrycie naukowca z Katedry Biochemii. Początkowo autor detektora otrzymał grant JM Rektora na badania naukowe, a ostatnio odbyło się ważne spotkanie z władzami Uczelni. Obiecano wówczas, że Uniwersytet wspomoże finansowo budowę prototypu urządzenia.

- Model laboratoryjny, którym dysponujemy nie jest wolny od pewnych niedociągnięć, musimy je wyeliminować. Przykładowo bakterie, które są jego częścią, wytwarzają tak zwany biofilm, będący specyficzną warstwą gleju, powodującą, że zawory w tym układzie często zacinają się. Mamy nadzieję, że przy pomocy i wsparciu Uczelni już niedługo będziemy mogli wyjść z urządzeniem poza teren naszego laboratorium.

W czerwcu 2006 roku zostało ono zgłoszone do Urzędu Patentowego. W Polsce jednak sama procedura trwa tak długo, że trudno określić, kiedy zostanie uhonorowane zasłużonym dokumentem.

AGNIESZKA TURSKA-KAWA