19 de diciembre de 2023 (Proyector Nanowerk) Los microbios modificados genéticamente tienen un potencial asombroso como fábricas vivientes, herramientas de diagnóstico, limpiadores ambientales y más. Sin embargo, a pesar de todas sus promesas, estos organismos permanecen en gran medida confinados a entornos de laboratorio cuidadosamente controlados, incapaces de prosperar en medio de las condiciones variables de los hábitats naturales e industriales. La fragilidad de las células diseñadas ha limitado gravemente su impacto en el mundo real en los ámbitos de la fabricación, la atención sanitaria, la sostenibilidad y la exploración espacial, donde las soluciones microbianas podrían impulsar un inmenso progreso. Ahora, un ingenioso material biohíbrido desarrollado por investigadores de destacadas instituciones chinas finalmente proporciona un medio para encapsular de manera robusta microbios modificados para su transporte protegido y liberación selectiva. Sus llamadas “semillas vivas” integran esporas bacterianas resistentes dentro de capas protectoras construidas a partir de estructuras organometálicas, una clase altamente adaptable de materiales porosos cristalinos. Estos buques especializados protegen a los microbios de diseño de los ataques ambientales, otorgan un control preciso sobre el despliegue de los organismos y podrían iniciar una nueva era en la que los microbios genéticamente mejorados viajen para remodelar la realidad. Los investigadores publicaron sus hallazgos en Materiales avanzados (“Living Seed Materials Made by Metal–Organic Framework-Encapsulated Bacillus subtilis Spore”). Al encapsular genéticamente modificados Bacillus subtilis esporas en el interior marco organometálico (MOF), los investigadores crearon partículas de "semillas vivas" que protegen a los microbios en condiciones hostiles y al mismo tiempo permiten la liberación controlada en los medios de crecimiento. Este avance aborda una barrera de larga data para las tecnologías de organismos genéticamente modificados (OGM), que tienden a funcionar bien en el laboratorio pero tienen dificultades en entornos impredecibles del mundo real.
Un esquema que muestra el diseño de semillas vivas inspiradas en el crecimiento de un árbol gigante a partir de una semilla de planta. a) El ciclo de vida de una semilla vegetal de material natural; El endospermo de las plantas angiospermas forma una estructura núcleo-cáscara del grano que rodea la cáscara de nuez durante el desarrollo de la semilla. En ambientes deseables y ricos en nutrientes, la semilla puede convertirse en un árbol gigante. b) Inspirándose en la semilla de una planta, se propone el desarrollo de esporas encapsuladas en MOF como material de semilla viva. Las esporas de bacterias modificadas genéticamente se pueden encapsular en una estructura núcleo-cubierta ZIF-8. Una vez fabricado, este material de semilla viva puede responder a condiciones ambientales específicas y liberar las esporas, que eventualmente germinan en bacterias vivas funcionales con características prediseñadas. (Reimpreso con autorización de Wiley-VCH Verlag) La inspiración para las semillas vivas provino de la naturaleza. Las semillas de plantas contienen capas protectoras exteriores que protegen los tejidos embrionarios de tensiones como la sequía y la radiación ultravioleta hasta que las condiciones sean propicias para la germinación. Los investigadores se propusieron recrear este mecanismo adaptativo utilizando MOF, una clase altamente personalizable de materiales porosos formados a partir de nodos metálicos unidos por moléculas enlazadoras orgánicas.
Los MOF poseen propiedades útiles como una gran superficie, integridad estructural y capacidad de respuesta ambiental. Estas características hicieron que los MOF fueran recipientes atractivos para albergar B. esporas de subtilis con funciones avanzadas programadas en su ADN. B. Las esporas de subtilis fueron seleccionadas debido a su resistencia y capacidad de reanimarse como bacterias vegetativas cuando se alimentan. Al expresar proteínas indicadoras fluorescentes en las esporas, el equipo pudo rastrear visualmente las transiciones de esporas a bacterias.
El proceso de producción de semillas vivas implicó suspender esporas e iones metálicos en pequeñas gotas de agua, emulsionar la fase acuosa en aceite y luego precipitar una capa porosa de MOF ZIF-8 alrededor de cada gota. Esto produjo microesferas huecas y uniformes con esporas contenidas en el espacio vacío interior. Las esferas protegieron las esporas internas durante tratamientos severos como altas temperaturas, lejía oxidativa e irradiación ultravioleta que destruyeron las esporas no protegidas. Las tasas de degradación de ZIF-8 dependieron de los medios circundantes, lo que permitió la liberación controlada de esporas activada por nutrientes.
Las esporas liberadas maduraron con éxito hasta convertirse en bacterias funcionales diseñadas cuando se incubaron en medios de crecimiento. Como demostración, los investigadores prepararon semillas vivas que albergaban B. subtilis diseñado para detectar las sustancias químicas IPTG y ácido cumínico. Después de la liberación, las bacterias recuperaron la capacidad de respuesta a las sustancias químicas objetivo en umbrales de sensibilidad comparables a los de sus contrapartes no encapsuladas.
Esta preservación y reactivación ambientalmente controlada de microbios diseñados ofrece posibilidades interesantes para las tecnologías microbianas actualmente confinadas a entornos controlados como fábricas y laboratorios. Al otorgar una mayor resiliencia, los recipientes de semillas vivas podrían permitir que los OGM funcionales cumplan funciones en lugares impredecibles como el sistema gastrointestinal humano, los suministros de agua contaminados e incluso terrenos extraterrestres si las naves espaciales cargadas de esporas llegan a otros mundos. Además, el concepto de semilla viva debería generalizarse a otros tipos de microorganismos susceptibles de modificación genética y esporulación.
La investigación representa una unión innovadora entre la biología sintética y la ciencia de los materiales. Las plataformas de semillas vivas beneficiarán las aplicaciones emergentes de microbios diseñados en los dominios de fabricación, terapéutica, gestión ambiental y exploración espacial. Como autor principal, el Dr.
– Michael es autor de tres libros de la Royal Society of Chemistry:
Nano-sociedad: empujando los límites de la tecnología,
Nanotecnología: el futuro es pequeñoy
Nanoingeniería: las habilidades y herramientas que hacen que la tecnología sea invisible
Copyright ©
Nanowerk LLC
¡Conviértete en autor invitado de Spotlight! Únase a nuestro gran y creciente grupo de contribuyentes invitados. ¿Acaba de publicar un artículo científico o tiene otros desarrollos interesantes para compartir con la comunidad de nanotecnología? Aquí se explica cómo publicar en nanowerk.com.
- Distribución de relaciones públicas y contenido potenciado por SEO. Consiga amplificado hoy.
- PlatoData.Network Vertical Generativo Ai. Empodérate. Accede Aquí.
- PlatoAiStream. Inteligencia Web3. Conocimiento amplificado. Accede Aquí.
- PlatoESG. Carbón, tecnología limpia, Energía, Ambiente, Solar, Gestión de residuos. Accede Aquí.
- PlatoSalud. Inteligencia en Biotecnología y Ensayos Clínicos. Accede Aquí.
- Fuente: https://www.nanowerk.com/spotlight/spotid=64280.php
- :posee
- :es
- :dónde
- 1
- 10
- 11
- 13
- 19
- 31
- 32
- 7
- 8
- 9
- a
- capacidad
- a través de
- adaptado
- Adicionales
- Adicionalmente
- avanzado
- Dirigido
- Todos
- Permitir
- En medio de
- an
- y
- aplicaciones
- Reservada
- en torno a
- AS
- At
- atractivo
- autor
- b
- Las bacterias
- barrera
- BE
- a las que has recomendado
- antes
- es el beneficio
- Berger
- Más allá de
- biología
- en blanco
- Libros
- límites
- ruptura
- puenteado
- construido
- pero
- by
- llegó
- PUEDEN
- estudiar cuidadosamente
- Células
- Reubicación
- características
- productos químicos
- química
- chino
- clase
- vibrante e inclusiva
- comparable
- concebido
- concepto
- concluye
- condiciones
- que no contengo
- contenida
- control
- controlado
- podría
- contrapartes
- creado
- personalizable
- Cycle
- Fecha
- despliegue
- Diseño
- diseñado
- Designer
- diseños
- destinos
- destruido
- desarrollado
- Desarrollo
- desarrollos
- diagnóstico
- diverso
- ADN
- dominio
- dominios
- dr
- el lado de la transmisión
- Sequía
- dos
- durante
- cada una
- emergentes
- habilitar
- permitiendo
- encapsulado
- anima
- ingeniería
- mejorado
- ambientales
- ambientalmente
- ambientes
- Era
- Incluso
- finalmente
- emocionante
- Exit
- en expansión
- exploración
- suerte
- Caracteristicas
- Finalmente
- Los resultados
- formado
- Formularios
- adelante
- fragilidad
- marcos
- Desde
- Cumplir
- funcional
- funciones
- promover
- futuras
- genéticas
- gigante
- gif
- conceder
- concesión
- Grupo procesos
- Crecer
- Creciendo
- Crecimiento
- Invitad@s
- Tienen
- la salud
- heraldos
- Alta
- altamente
- mantener
- mantiene
- viviendas
- Cómo
- Como Hacer
- HTTPS
- humana
- if
- imagen
- inmenso
- Impacto
- in
- incubado
- industrial
- originales
- dentro
- Inspiración
- inspirado
- instituciones
- integrar
- integridad
- interior
- interno
- dentro
- IT
- únete
- jpg
- solo
- el lab
- laboratorio
- labs
- large
- principalmente
- lanzamiento
- Lead
- Vida
- como
- Limitada
- Etiqueta LinkedIn
- alga viva
- logo
- de larga data
- hecho
- Realizar
- Management
- Fabricación
- materiales
- materiales
- Materia
- significa
- mecanismo
- Medios
- medicina
- metal
- Michael
- Ed. Media
- modificado
- Por otra parte
- nombre
- nanotecnología
- Natural
- Naturaleza
- Nuevo
- nodos
- ahora
- Cáscara de nuez
- of
- Aceite
- on
- una vez
- , solamente
- or
- ecológicos
- Otro
- nuestros
- Más de
- oxidativo
- Papel
- realizar
- permiso
- fase
- PHP
- planta
- plantas
- Plataformas
- Platón
- Inteligencia de datos de Platón
- PlatónDatos
- poseer
- POSIBILIDADES
- posible
- necesidad
- preparado
- ahora
- preservación
- Producción
- programado
- Progreso
- destacado
- PROMETEMOS
- propiedades
- propuesto
- proteger
- protegido
- Cobertura
- Proteínas
- proporciona un
- publicar
- publicado
- editor
- Emprendedor
- La radiación
- Tarifas
- en comunicarse
- mundo real
- Realidad
- ,
- liberado
- permanecer
- molécula indicadora
- representa
- la investigación
- investigadores
- remodelar
- resiliencia y se la estamos enseñando a nuestro hijos e hijas.
- Responder
- También soy miembro del cuerpo docente de World Extreme Medicine (WEM) y embajadora europea de igualdad para The Transformational Travel Council (TTC). En mi tiempo libre, soy una incansable aventurera, escaladora, patrona de día, buceadora y defensora de la igualdad de género en el deporte y la aventura. En XNUMX, fundé Almas Libres, una ONG nacida para involucrar, educar y empoderar a mujeres y niñas a través del deporte urbano, la cultura y la tecnología.
- real
- Ciencia:
- científico
- dispersores
- semillas
- parece
- seleccionado
- selectivo
- sentido
- Sensibilidad
- ajustes
- severamente
- Compartir
- Cáscara
- Proteccion
- tienes
- demostración
- habilidades
- Sociedades
- Soluciones
- Espacio
- exploración espacial
- astronave
- especializado
- soluciones y
- Spotlight
- stand
- estructural
- estructura
- Luchar
- Con éxito
- tal
- suministros
- Superficie
- Rodeando
- Sostenibilidad
- sintético
- te
- Tacleadas
- toma
- Target
- equipo
- Tecnologías
- Tecnología
- tender
- esa
- La
- El futuro de las
- su
- luego
- terapéutica
- Estas
- así
- Tres
- Prosperar
- equipo
- tejidos
- a
- seguir
- transiciones
- transporte
- tratamientos
- árbol
- tipos
- incapaz
- imprevisible
- hasta
- Actualizaciones
- Enlance
- usando
- variable
- vasos
- visualmente
- Agua
- WELL
- tuvieron
- cuando
- que
- mientras
- mundo
- aún
- cedió
- Usted
- tú
- zephyrnet
- Zhong