CONSTRUCTION OF BIOREACTOR FOR REMOVING OF THE PHENOL COMPOUNDS AND BIOSENSOR FOR THEIR ASSAY
Authors: Demkiv Olha , Stasyuk Nataliya , Grynchyshyn Nadiia , Kavetskyy Taras , Kiv Arnold , Gonchar Mykhailo 
Published: September 2022

Збереження і відновлення водних ресурсів являє собою величезну проблему для сучасного суспільства. Феноли та деякі з ксенобіотиків фенольної природи, окрім стічних вод очисних споруд, виявляються також у поверхневих і підземних водах, оскільки вони лишень частково видаляються в процесі існуючих технологічних схем очистки стічних вод. Надходження похідних фенолу до природніх водойм призводить до зменшення здатності водного об’єкта до саморегенерації за допомогою наявного геобіоценозу і унеможливлює в подальшому дезактивацію інших забруднень. Мінімальна токсична доза похідних фенолу, що зменшує кількість мікроорганізмів, які забезпечують знешкодження небезпечних сполук у воді на 50%, становить 22,1 мг/дм3. Фенольні похідні є поширеними забруднювачами, вони надходять у поверхневі води зі стоками підприємств нафтопереробної, сланцепереробної, лісохімічної, коксохімічної, а також зі стоками гідролізної промисловості. Для прикладу, ксенобіотик бісфенол А – це мономер, що використовується для виробництва полікарбонатного пластику і епоксидних смол – сировини для продукції пакувальних матеріалів для харчових продуктів та напоїв. Внаслідок гідролізу ефірних зв’язків у цих полімерах, в навколишнє середовище вивільняється бісфенол А, що спричинює широкомасштабний негативний вплив на людину та тварин. Головними джерелами ксенобіотиків фенольної природи є стічні води міст, підприємств та тваринних комплексів. В Україні централізованим водовідведенням у сільській місцевості забезпечено близько 14% населення, а міські водоочисні споруди знаходяться здебільшого у незадовільному стані. Навіть після очистки ґрунтових вод, у них залишається досить високий вміст похідних фенолу та фармацевтичних препаратів. Феноли та ксенобіотики фенольної природи класифікуються як канцерогени, є токсичними для здоров’я сполуками, що зумовлюють порушення імунної та ендокринної систем людини та тварин, а тому розробка нових підходів моніторингу цих небезпечних речовин у стічних водах є дуже актуальною проблемою сьогодення. Запропоновані дослідження складають особливу маркетингово-соціальну цінність, зокрема, для майбутнього їх впровадження при контролі рівня забруднення стічних та ґрунтових вод, а також для оцінки якості питної води. У цьому дослідженні ми описуємо виготовлення чутливого біосенсора для виявлення фенольних субстратів з використанням лаккази, іммобілізованої на модифікованому гексаціаноферратом (HCF) графітовому електроді. Результати амперометричного аналізу показали, що Pt-HCF-модифікований лакказний біонаноелектрод має кращу електрохімічну поведінку для лаккази, ніж немодифіковані графітові електроди (контроль). Біоелектрод продемонстрував у чотири рази збільшений максимальний струм при значеннях насичення субстрату (Imax), у п’ять разів підвищену чутливість та удвічі ширшу лінійність порівняно з контрольним біоелектродом. Створено лабораторний прототип біореактора на основі хітозанових кульок з інкапсульованим біоелементом: лакказою-Fe3O4 – для деградації диклофенаку (ДФ), який можна успішно використовувати для біодеградації ксенобіотиків у модельних розчинах.