Gli elementi radioattivi sostituiscono i metalli delle terre rare essenziali — ScienceDaily

Oltre ad essere un materiale utile in tutti i tipi di tecnologie chiave, i lantanidi sono importanti per i batteri, che utilizzano i metalli delle terre rare nel loro metabolismo. Si scopre, tuttavia, che non sono così insostituibili come si pensava in precedenza, come ha dimostrato un team internazionale e interdisciplinare guidato dalla professoressa Lena Daumann del Dipartimento di Chimica della LMU: alcuni batteri possono utilizzare gli elementi radioattivi americio e curio invece del lantanidi – e persino a volte li preferisco.

I batteri che utilizzano i lantanidi sono diffusi nell’ambiente. Appartengono ai cosiddetti metilotrofi, che possono utilizzare metanolo o metano come fonti di carbonio ed energia. Per fare ciò, assorbono i lantanidi e li incorporano in un importante enzima metabolico, una metanolo deidrogenasi dipendente dai lantanidi. Gli elementi americio e curio, membri degli attinidi radioattivi, sono molto simili ai lantanidi quando si tratta di proprietà chimiche chiave come dimensioni e carica. “E così ci siamo chiesti se i batteri possono usare gli attinidi invece dei loro lantanidi essenziali”, dice Daumann.

Ora i ricercatori hanno dimostrato che questo è effettivamente il caso. Hanno condotto uno studio in vivo su due ceppi batterici metilotrofici in collaborazione con il Centro Helmholtz di Dresda-Rossendorf (HZDR). “Abbiamo alimentato i microbi con vari elementi e abbiamo dimostrato che incorporano americio e curio e crescono altrettanto bene con questi elementi”, spiega Daumann. È importante che gli attinidi abbiano lo stesso stato di ossidazione e siano di dimensioni simili ai lantanidi normalmente utilizzati, in modo che si adattino al centro attivo della metanolo deidrogenasi. Ulteriori studi in vitro con metanolo deidrogenasi isolata dimostrano anche che l’enzima lavora con gli attinidi e mostra attività simili.

“Potremmo così dimostrare per la prima volta che gli organismi possono utilizzare questi elementi radioattivi per i processi vitali”, sottolinea Daumann. Quando ai batteri veniva offerta una miscela di vari lantanidi e attinidi, preferivano persino l’americio e il curio davanti ad alcuni lantanidi. Interessante anche la capacità dei batteri di incorporare attinidi radioattivi rispetto alle potenziali applicazioni: “I batteri metilotrofi potrebbero potenzialmente essere utilizzati nel biorisanamento o nella separazione e riciclaggio di lantanidi e attinidi. Tali miscele difficili da separare si trovano spesso nelle combustibile nucleare”, dice Daumann.