19 ديسمبر 2023 (أضواء Nanowerk) تمتلك الميكروبات المعدلة وراثيًا إمكانات مذهلة مثل المصانع الحية وأدوات التشخيص والمنظفات البيئية وما هو أبعد من ذلك. ومع ذلك، وعلى الرغم من كل ما تبشر به هذه الكائنات، إلا أنها تظل محصورة إلى حد كبير في إعدادات مختبرية يتم التحكم فيها بعناية، وغير قادرة على الازدهار وسط الظروف المتغيرة للموائل الطبيعية والصناعية. لقد أدت هشاشة الخلايا المهندسة إلى الحد بشدة من تأثيرها في العالم الحقيقي عبر مجالات التصنيع والرعاية الصحية والاستدامة واستكشاف الفضاء، حيث يمكن للحلول الميكروبية أن تؤدي إلى تقدم هائل. الآن، توفر مادة هجينة حيوية بارعة طورها باحثون في مؤسسات صينية بارزة أخيرًا وسيلة لتغليف الميكروبات المعدلة بقوة من أجل النقل المحمي والإطلاق الانتقائي. إن ما يسمى بـ "البذور الحية" تدمج جراثيم بكتيرية قوية داخل أغلفة واقية مبنية من أطر معدنية عضوية، وهي فئة قابلة للتكيف بدرجة كبيرة من المواد البلورية المسامية. تعمل هذه الأوعية المتخصصة على حماية الميكروبات المصممة من الاعتداءات البيئية، وتمنح تحكمًا دقيقًا في انتشار الكائنات الحية، ويمكن أن تطلق حقبة جديدة حيث تنطلق الميكروبات المعززة وراثيًا لإعادة تشكيل الواقع. ونشر الباحثون النتائج التي توصلوا إليها في المواد المتقدمة (“Living Seed Materials Made by Metal–Organic Framework-Encapsulated العصوية الرقيقة Spore”). عن طريق تغليف المعدلة وراثيا العصوية الرقيقة الجراثيم في الداخل إطار معدني عضوي (MOF) ، ابتكر الباحثون جزيئات "بذور حية" تحمي الميكروبات في ظروف معادية مع السماح بإطلاقها بشكل متحكم فيه في وسط النمو. يعالج هذا الإنجاز حاجزًا طويل الأمد أمام تقنيات الكائنات المعدلة وراثيًا (GMO)، والتي تميل إلى الأداء الجيد في المختبر ولكنها تكافح في بيئات العالم الحقيقي التي لا يمكن التنبؤ بها.
رسم تخطيطي يوضح تصميم المواد البذرية الحية المستوحاة من نمو شجرة عملاقة من بذرة نباتية. أ) دورة حياة بذرة النبات من مادة طبيعية؛ يشكل السويداء في نباتات كاسيات البذور هيكلًا أساسيًا من النواة يحيط بقشور الجوز أثناء نمو البذور. وفي البيئات المرغوبة والغنية بالمغذيات، يمكن أن تنمو البذرة لتصبح شجرة عملاقة. ب) مستوحاة من بذرة النبات، يُقترح تطوير بوغ مغلف بالإطار العضوي العضوي كمواد بذرة حية. يمكن تغليف جراثيم البكتيريا المهندسة في بنية ZIF-8 الأساسية. بمجرد تصنيعها، يمكن لمادة البذور الحية هذه أن تستجيب لظروف بيئية محددة وتطلق الجراثيم، والتي تنبت في النهاية إلى بكتيريا حية وظيفية ذات ميزات مصممة مسبقًا. (أعيد طبعه بإذن من Wiley-VCH Verlag) جاء الإلهام للبذور الحية من الطبيعة. تحتوي بذور النباتات على طبقات خارجية واقية تحمي أنسجة الجنين من الضغوط مثل الجفاف والأشعة فوق البنفسجية حتى تصبح الظروف مناسبة للإنبات. يهدف الباحثون إلى إعادة إنشاء هذه الآلية التكيفية باستخدام الأطر العضوية المعدنية، وهي فئة قابلة للتخصيص بدرجة كبيرة من المواد المسامية المتكونة من عقد معدنية تربطها جزيئات رابط عضوية.
تمتلك الأطر العضوية المعدنية خصائص مفيدة مثل مساحة السطح العالية، والسلامة الهيكلية، والاستجابة البيئية. هذه الخصائص جعلت الأطر العضوية المعدنية أوعية جذابة لإسكان B. subtilis ذات وظائف متقدمة مبرمجة في الحمض النووي الخاص بها. B. تم اختيار أبواغ subtilis بسبب صلابتها وقدرتها على إعادة الحياة إلى بكتيريا نباتية عند تغذيتها. ومن خلال التعبير عن بروتينات مراسل الفلورسنت في الجراثيم، تمكن الفريق بصريًا من تتبع التحولات من الجراثيم إلى البكتيريا.
استلزمت عملية إنتاج البذور الحية تعليق الجراثيم والأيونات المعدنية في قطرات ماء صغيرة، واستحلاب الطور المائي في الزيت، ثم ترسيب غلاف ZIF-8 MOF المسامي حول كل قطرة. أدى ذلك إلى إنتاج كريات مجهرية موحدة ومجوفة تحتوي على جراثيم موجودة في الفراغ الداخلي. قامت هذه الكرات بحماية الجراثيم الداخلية أثناء المعالجات القاسية مثل الحرارة العالية، والتبييض المؤكسد، والأشعة فوق البنفسجية التي دمرت الجراثيم غير المحمية. تعتمد معدلات تحلل ZIF-8 على الوسائط المحيطة، مما يتيح التحكم في إطلاق الجراثيم المحفزة بالمغذيات.
تنضج الجراثيم المنطلقة بنجاح إلى بكتيريا مهندسة وظيفية عند حضنها في وسط النمو. كدليل توضيحي، أعد الباحثون بذورًا حية تؤوي B. subtilis مصمم لاستشعار المواد الكيميائية IPTG وحمض الكمونيك. بعد الإطلاق، استعادت البكتيريا الاستجابة للمواد الكيميائية المستهدفة عند عتبات حساسية مماثلة لنظيراتها غير المغلفة.
إن مثل هذا الحفاظ على الميكروبات المهندسة وإحيائها الخاضع للتحكم البيئي يحمل إمكانيات مثيرة للتكنولوجيات الميكروبية المحصورة حاليًا في البيئات الخاضعة للرقابة مثل المصانع والمختبرات. ومن خلال منح مرونة معززة، يمكن لأوعية البذور الحية أن تسمح للكائنات المعدلة وراثيا الوظيفية بأداء أدوار في أماكن لا يمكن التنبؤ بها مثل الجهاز الهضمي البشري، وإمدادات المياه الملوثة، وحتى التضاريس خارج كوكب الأرض إذا وصلت المركبات الفضائية المحملة بالأبواغ إلى عوالم أخرى. بالإضافة إلى ذلك، ينبغي تعميم مفهوم البذور الحية على أنواع الكائنات الحية الدقيقة الأخرى القابلة للتعديل للتعديل الوراثي والتبويض.
يمثل هذا البحث تزاوجًا رائعًا بين البيولوجيا التركيبية وعلوم المواد. ومن المتوقع أن تفيد منصات البذور الحية التطبيقات الناشئة للميكروبات المهندسة في مجالات التصنيع والعلاج والإدارة البيئية واستكشاف الفضاء. كما المؤلف الرئيسي د.
By
مايكل
بيرجر
- مايكل مؤلف لثلاثة كتب للجمعية الملكية للكيمياء:
جمعية النانو: دفع حدود التكنولوجيا,
تقنية النانو: المستقبل صغيرو
هندسة النانو: المهارات والأدوات التي تجعل التكنولوجيا غير مرئية
حقوق الطبع والنشر ©
نانويرك ذ
كن مؤلفًا ضيفًا في Spotlight! انضم إلى مجموعتنا الكبيرة والمتنامية من المساهمين الضيوف. هل نشرت للتو ورقة علمية أو لديك تطورات أخرى مثيرة لمشاركتها مع مجتمع تكنولوجيا النانو؟ إليك كيفية النشر على nanowerk.com.
- محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
- أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
- أفلاطون كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
- أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
- المصدر https://www.nanowerk.com/spotlight/spotid=64280.php
- :لديها
- :يكون
- :أين
- 1
- 10
- 11
- 13
- 19
- 31
- 32
- 7
- 8
- 9
- a
- القدرة
- في
- على التكيف
- إضافي
- وبالإضافة إلى ذلك
- متقدم
- تهدف
- الكل
- السماح
- وسط
- an
- و
- التطبيقات
- المنطقة
- حول
- AS
- At
- جذاب
- المؤلفة
- b
- بكتيريا
- حاجز
- BE
- أصبح
- قبل
- تستفيد
- بيرجر
- Beyond
- علم الاحياء
- فارغة
- كُتُب
- الحدود
- اختراق
- جسر
- بنيت
- لكن
- by
- أتى
- CAN
- بعناية
- خلايا
- مركز
- الخصائص
- المواد الكيميائية
- كيمياء
- الصينية
- فئة
- مجتمع
- مماثل
- متخيل
- مفهوم
- ويخلص
- الشروط
- تحتوي على
- الواردة
- مراقبة
- ذو شاهد
- استطاع
- النظراء
- خلق
- للتخصيص
- دورة
- التاريخ
- نشر
- تصميم
- تصميم
- مصمم
- تصاميم
- لأفضل الأماكن السياحية
- دمر
- المتقدمة
- التطوير التجاري
- التطورات
- تشخيصي
- عدة
- الحمض النووي
- نطاق
- المجالات
- dr
- قيادة
- الجفاف
- اثنان
- أثناء
- كل
- الناشئة
- تمكين
- تمكين
- مغلفة
- يشجع
- مهندسة
- تعزيز
- بيئي
- بيئة
- البيئات
- عصر
- حتى
- في النهاية
- المثيره
- خروج
- توسيع
- استكشاف
- المصانع
- المميزات
- أخيرا
- النتائج
- في حالة
- شكلت
- أشكال
- عليها
- ضعف
- الأطر
- تبدأ من
- الوفاء
- وظيفي
- وظائف
- إضافي
- مستقبل
- وراثية
- عملاق
- GIF
- منح
- منح
- تجمع
- النمو
- متزايد
- التسويق
- ضيف
- يملك
- الرعاية الصحية
- يبشر
- مرتفع
- جدا
- عقد
- يحمل
- إسكان
- كيفية
- كيفية
- HTTPS
- الانسان
- if
- صورة
- هائلة
- التأثير
- in
- محتضن
- صناعي
- مبتكرة
- في الداخل
- إلهام
- موحى
- المؤسسات
- دمج
- سلامة
- داخلي
- داخلي
- إلى
- IT
- الانضمام
- رحلة
- JPG
- م
- مختبر
- مختبر
- مختبرات
- كبير
- إلى حد كبير
- إطلاق
- قيادة
- الحياة
- مثل
- محدود
- لينكدين:
- الذين يعيشون
- شعار
- متواجد منذ حين
- صنع
- القيام ب
- إدارة
- تصنيع
- مادة
- المواد
- أمر
- يعني
- آلية
- الوسائط
- دواء
- معدن
- مايكل
- وسط
- تم التعديل
- علاوة على ذلك
- الاسم
- تكنولوجيا النانو
- طبيعي
- الطبيعة
- جديد
- العقد
- الآن
- باختصار
- of
- زيت
- on
- مرة
- فقط
- or
- عضوي
- أخرى
- لنا
- على مدى
- الأكسدة
- ورق
- نفذ
- إذن
- مرحلة جديدة
- PHP
- مصنع
- النباتات
- منصات التداول
- أفلاطون
- الذكاء افلاطون البيانات
- أفلاطون داتا
- تملك
- إمكانيات
- محتمل
- حاجة
- أعدت
- حاليا
- حفظ
- عملية المعالجة
- الإنتــاج
- المبرمجة
- التقدّم
- بارز
- وعد
- HAS
- المقترح
- حماية
- محمي
- الحماية والوقاية
- البروتينات
- ويوفر
- نشر
- نشرت
- الناشر
- دفع
- إشعاع
- الأجور
- الوصول
- العالم الحقيقي
- واقع
- الافراج عن
- صدر
- لا تزال
- صحافي
- يمثل
- بحث
- الباحثين
- إعادة تشكيل
- مرونة
- الرد
- الأدوار
- ملكي
- علوم
- علمي
- بذرة
- بذور
- يبدو
- مختار
- انتقائي
- إحساس
- حساسية
- إعدادات
- بقسوة
- مشاركة
- قذيفة
- الدرع
- ينبغي
- تبين
- مهارات
- جاليات
- الحلول
- الفضاء
- استكشاف الفضاء
- المركبة الفضائية
- متخصص
- محدد
- ابحث
- موقف
- الهيكلي
- بناء
- النضال
- بنجاح
- هذه
- اللوازم
- المساحة
- المحيط
- الاستدامة
- اصطناعي
- نظام
- يعالج
- مع الأخذ
- الهدف
- فريق
- التكنولوجيا
- تكنولوجيا
- تميل
- أن
- •
- المستقبل
- من مشاركة
- then
- العلاجات
- تشبه
- ثلاثة
- تزدهر
- الوقت
- الأنسجة
- إلى
- أدوات
- مسار
- الانتقالات
- نقل
- العلاجات
- شجرة
- أنواع
- غير قادر
- لا يمكن التنبؤ به
- حتى
- آخر التحديثات
- URL
- استخدام
- متغير
- سفن
- بصريا
- مياه
- حسن
- كان
- متى
- التي
- في حين
- مع
- العالم
- حتى الآن
- أسفرت
- لصحتك!
- حل متجر العقارات الشامل الخاص بك في جورجيا
- زفيرنت
- تشونغ