19 دسامبر 2023 (Nanowerk Spotlight) میکروب های دستکاری شده ژنتیکی به عنوان کارخانه های زنده، ابزارهای تشخیصی، پاک کننده های محیطی و غیره پتانسیل شگفت انگیزی دارند. با وجود تمام وعدههایشان، این موجودات عمدتاً در محیطهای آزمایشگاهی با دقت کنترل شده محدود میمانند و قادر به رشد در میان شرایط متغیر زیستگاههای طبیعی و صنعتی نیستند. شکنندگی سلولهای مهندسیشده تأثیر واقعی آنها را در حوزههای تولید، مراقبتهای بهداشتی، پایداری و اکتشاف فضایی که راهحلهای میکروبی میتوانند باعث پیشرفت چشمگیر شوند، به شدت محدود کرده است. در حال حاضر، یک ماده بیوهیبرید مبتکرانه که توسط محققان در مؤسسات برجسته چینی توسعه یافته است، سرانجام وسیلهای برای محصور کردن میکروبهای اصلاحشده برای حمل و نقل و رهاسازی انتخابی فراهم میکند. به اصطلاح "دانه های زنده" آنها اسپورهای باکتریایی مقاوم را در پوسته های محافظ ساخته شده از چارچوب های فلزی-آلی، یک کلاس بسیار سازگار از مواد متخلخل کریستالی، ادغام می کنند. این کشتیهای تخصصی از میکروبهای طراح در برابر حملات محیطی محافظت میکنند، کنترل دقیقی بر روی استقرار ارگانیسم میدهند و میتوانند عصر جدیدی را آغاز کنند که در آن میکروبهای تقویتشده ژنتیکی برای تغییر شکل واقعیت حرکت میکنند. محققان یافتههای خود را در مواد پیشرفته ("مواد زنده بذر ساخته شده توسط فلز-ارگانیک فریمورک کپسوله شده باسیل سوتیلیس هاگ”). با کپسوله کردن اصلاح شده ژنتیکی باسیلوس سوبتیلیس هاگ داخل چارچوب فلزی آلی محققان با پوسته (MOF)، ذرات "دانه زنده" را ایجاد کردند که از میکروب ها در شرایط خصمانه محافظت می کند و در عین حال اجازه می دهد تا به طور کنترل شده در محیط رشد آزاد شود. این پیشرفت یک مانع طولانی مدت برای فناوریهای موجودات اصلاحشده ژنتیکی (GMO) را برطرف میکند، که تمایل دارند در آزمایشگاه عملکرد خوبی داشته باشند، اما در محیطهای غیرقابل پیشبینی دنیای واقعی مبارزه میکنند.
شماتیکی که طراحی مواد بذر زنده را با الهام از رشد یک درخت غول پیکر از یک دانه گیاه نشان می دهد. الف) چرخه زندگی یک بذر گیاه از یک ماده طبیعی؛ آندوسپرم گیاهان آنژیوسپرم یک ساختار هسته-پوسته از هسته را در طول رشد بذر تشکیل می دهد. در محیط های غنی از مواد مغذی مطلوب، بذر می تواند به یک درخت غول پیکر تبدیل شود. ب) با الهام از یک دانه گیاه، توسعه هاگ محصور شده با MOF به عنوان ماده بذر زنده پیشنهاد شده است. هاگ های باکتری های مهندسی شده را می توان در ساختار هسته-پوسته ZIF-8 محصور کرد. پس از تولید، این ماده بذر زنده می تواند به شرایط محیطی خاص پاسخ دهد و هاگ ها را آزاد کند، که در نهایت به باکتری های زنده عملکردی با ویژگی های از پیش طراحی شده جوانه می زنند. (تجدید چاپ با اجازه Wiley-VCH Verlag) الهام بخش دانه های زنده از طبیعت بود. دانههای گیاهی حاوی پوششهای بیرونی محافظ هستند که از بافتهای جنین در برابر تنشهایی مانند خشکی و اشعه ماوراء بنفش محافظت میکند تا زمانی که شرایط برای جوانهزنی فراهم شود. هدف محققان این بود که این مکانیسم تطبیقی را با استفاده از MOFs، یک کلاس بسیار قابل تنظیم از مواد متخلخل که از گرههای فلزی که توسط مولکولهای پیوند دهنده آلی پل شدهاند، ایجاد کنند.
MOF ها دارای خواص مفیدی مانند مساحت سطح بالا، یکپارچگی ساختاری و پاسخگویی به محیط هستند. این ویژگی ها MOF ها را برای اسکان B مهندسی ژنتیکی شده جذاب می کند. اسپورهای subtilis با عملکردهای پیشرفته در DNA آنها برنامه ریزی شده است. B. اسپورهای subtilis به دلیل سختی و توانایی آنها برای زنده شدن مجدد به عنوان باکتری های رویشی در هنگام تغذیه انتخاب شدند. با بیان پروتئین های گزارشگر فلورسنت در هاگ ها، این تیم می تواند به صورت بصری انتقال هاگ به باکتری را ردیابی کند.
فرآیند تولید بذر زنده مستلزم تعلیق هاگ ها و یون های فلزی در قطرات ریز آب، امولسیون کردن فاز آبی در روغن و سپس رسوب دادن یک پوسته متخلخل ZIF-8 MOF در اطراف هر قطره بود. این میکروسفرهای توخالی و یکنواخت با هاگ های موجود در فضای خالی داخلی را به وجود آورد. این کرهها از هاگهای داخلی در طی درمانهای خشن مانند حرارت بالا، سفیدکننده اکسیداتیو و تابش اشعه ماوراء بنفش محافظت میکردند که اسپورهای بدون محافظ را از بین میبرد. نرخ تخریب ZIF-8 به محیط اطراف بستگی داشت و باعث آزادسازی هاگ کنترل شده توسط مواد مغذی می شد.
هاگ های آزاد شده با موفقیت به باکتری های مهندسی شده عملکردی بالغ شدند که در محیط های رشد انکوبه شدند. به عنوان تظاهرات، محققان بذرهای زنده ای را تهیه کردند که حاوی B. subtilis برای حس کردن مواد شیمیایی IPTG و اسید کومینیک طراحی شده است. پس از انتشار، باکتری ها در آستانه حساسیت قابل مقایسه با همتایان غیر محصور شده، واکنش خود را به مواد شیمیایی هدف قرار دادند.
چنین حفاظت و احیای میکروب های مهندسی شده با کنترل محیطی، امکانات هیجان انگیزی برای فناوری های میکروبی دارد که در حال حاضر به تنظیمات کنترل شده مانند کارخانه ها و آزمایشگاه ها محدود شده اند. اگر فضاپیمای مملو از هاگ به جهانهای دیگر برسند، با اعطای انعطافپذیری افزایش یافته، رگهای بذر زنده میتوانند به GMOهای کاربردی اجازه دهند تا نقشهایی را در مکانهای غیرقابل پیشبینی مانند سیستم گوارش انسان، منابع آب آلوده و حتی زمینهای فرازمینی ایفا کنند. علاوه بر این، مفهوم بذر زنده باید به سایر انواع میکروارگانیسم های قابل اصلاح با تغییرات ژنتیکی و هاگ سازی تعمیم یابد.
این تحقیق نشاندهنده یک پیوند موفقیت آمیز زیستشناسی مصنوعی و علم مواد است. پلتفرمهای بذر زنده میتوانند از کاربردهای نوظهور میکروبهای مهندسی شده در حوزههای تولید، درمان، مدیریت زیستمحیطی و اکتشاف فضا سود ببرند. به عنوان نویسنده اصلی Dr.
By
مایکل
برگر
- مایکل نویسنده سه کتاب توسط انجمن سلطنتی شیمی است:
جامعه نانو: پیش بردن مرزهای فناوری,
نانوتکنولوژی: آینده بسیار کوچک استو
نانومهندسی: مهارت ها و ابزارهایی که فناوری را نامرئی می کنند
کپی رایت ©
Nanowerk LLC
نویسنده مهمان Spotlight شوید! به گروه بزرگ و رو به رشد ما بپیوندید مشارکت کنندگان مهمان. آیا به تازگی یک مقاله علمی منتشر کرده اید یا پیشرفت های هیجان انگیز دیگری برای به اشتراک گذاشتن با جامعه فناوری نانو دارید؟ در اینجا نحوه انتشار در nanowerk.com آمده است.
- محتوای مبتنی بر SEO و توزیع روابط عمومی. امروز تقویت شوید.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. به خودت قدرت بده دسترسی به اینجا.
- PlatoAiStream. هوش وب 3 دانش تقویت شده دسترسی به اینجا.
- PlatoESG. کربن ، CleanTech، انرژی، محیط، خورشیدی، مدیریت پسماند دسترسی به اینجا.
- PlatoHealth. هوش بیوتکنولوژی و آزمایشات بالینی. دسترسی به اینجا.
- منبع: https://www.nanowerk.com/spotlight/spotid=64280.php
- : دارد
- :است
- :جایی که
- 1
- 10
- 11
- 13
- 19
- 31
- 32
- 7
- 8
- 9
- a
- توانایی
- در میان
- انطباقی
- اضافی
- علاوه بر این
- پیشرفته
- هدف
- معرفی
- اجازه دادن
- در میان
- an
- و
- برنامه های کاربردی
- محدوده
- دور و بر
- AS
- At
- جالب
- نویسنده
- b
- باکتری
- سد
- BE
- شدن
- قبل از
- سود
- برگر
- خارج از
- زیست شناسی
- سفید
- کتاب
- مرز
- دستیابی به موفقیت
- پل
- ساخته
- اما
- by
- آمد
- CAN
- Осторожно
- سلول ها
- مرکز
- مشخصات
- مواد شیمیایی
- شیمی
- چینی
- کلاس
- انجمن
- قابل مقایسه
- تصور می شود
- مفهوم
- نتیجه گیری می کند
- شرایط
- شامل
- موجود
- کنترل
- کنترل
- میتوانست
- همتایان
- ایجاد شده
- سفارشی
- چرخه
- تاریخ
- گسترش
- طرح
- طراحی
- طراح
- طرح
- مقصدهای
- نابود شده
- توسعه
- پروژه
- تحولات
- تشخیصی
- مختلف
- DNA
- دامنه
- حوزه
- dr
- راندن
- خشکی
- دو
- در طی
- هر
- سنگ سنباده
- قادر ساختن
- را قادر می سازد
- بسته بندی شده
- تشویق می کند
- مهندسی
- افزایش
- محیطی
- از نظر محیطی
- محیط
- عصر
- حتی
- در نهایت
- مهیج
- خروج
- گسترش
- اکتشاف
- کارخانه
- امکانات
- سرانجام
- یافته ها
- برای
- تشکیل
- اشکال
- چهارم
- تردی
- چارچوب
- از جانب
- تکمیل کنید
- تابعی
- توابع
- بیشتر
- آینده
- ژنتیک
- غول
- GIF
- اعطا کردن
- اعطای
- گروه
- شدن
- در حال رشد
- رشد
- مهمان
- آیا
- بهداشت و درمان
- گله داران
- زیاد
- خیلی
- نگه داشتن
- دارای
- مسکن
- چگونه
- چگونه
- HTTPS
- انسان
- if
- تصویر
- عظیم
- تأثیر
- in
- جوجه کشی شده است
- صنعتی
- ابتکاری
- داخل
- الهام
- الهام بخش
- موسسات
- ادغام
- تمامیت
- داخلی
- داخلی
- به
- IT
- پیوستن
- سفر
- JPG
- تنها
- آزمایشگاه
- لابراتوار
- آزمایشگاه
- بزرگ
- تا حد زیادی
- راه اندازی
- رهبری
- زندگی
- پسندیدن
- محدود شده
- لینک
- زندگی
- آرم
- طولانی مدت
- ساخته
- ساخت
- مدیریت
- تولید
- ماده
- مصالح
- ماده
- به معنی
- مکانیزم
- رسانه ها
- پزشکی
- فلز
- مایکل
- متوسط
- اصلاح شده
- علاوه بر این
- نام
- فناوری نانو
- طبیعی
- طبیعت
- جدید
- گره
- اکنون
- مخلص کلام
- of
- نفت
- on
- یک بار
- فقط
- or
- سازمانی
- دیگر
- ما
- روی
- اکسید کننده
- مقاله
- انجام دادن
- اجازه
- فاز
- پی اچ پی
- گیاه
- گیاهان
- سیستم عامل
- افلاطون
- هوش داده افلاطون
- PlatoData
- داشتن
- فرصت
- پتانسیل
- دقیق
- آماده شده
- فعلا
- حفظ
- روند
- تولید
- برنامهریزی شده
- پیشرفت
- برجسته
- وعده
- املاک
- پیشنهاد شده
- محافظت از
- محفوظ
- محافظ
- پروتئین ها
- فراهم می کند
- منتشر کردن
- منتشر شده
- ناشر
- هل دادن
- تابش
- نرخ
- رسیدن به
- دنیای واقعی
- واقعیت
- آزاد
- منتشر شد
- ماندن
- خبرنگار
- نشان دهنده
- تحقیق
- محققان
- تغییر شکل
- حالت ارتجاعی
- پاسخ
- نقش
- سلطنتی
- علم
- علمی
- دانه
- دانه
- به نظر می رسد
- انتخاب شد
- انتخابی
- حس
- حساسیت
- تنظیمات
- به شدت، شدیدا
- اشتراک گذاری
- صدف
- سپر
- باید
- نمایش
- مهارت ها
- جامعه
- مزایا
- فضا
- اکتشافات فضایی
- سفینه فضایی
- تخصصی
- خاص
- نور افکن
- ایستادن
- ساختاری
- ساختار
- مبارزه
- موفقیت
- چنین
- تدارکات
- سطح
- اطراف
- پایداری
- ترکیبی
- سیستم
- دنده
- مصرف
- هدف
- تیم
- فن آوری
- پیشرفته
- تمایل
- که
- La
- آینده
- شان
- سپس
- درمان های
- اینها
- این
- سه
- رشد
- زمان
- بافت
- به
- ابزار
- مسیر
- گذار
- حمل و نقل
- درمان
- درخت
- انواع
- ناتوان
- غیرقابل پیش بینی
- تا
- به روز رسانی
- URL
- با استفاده از
- متغیر
- عروق
- بصری
- آب
- خوب
- بود
- چه زمانی
- که
- در حین
- با
- جهان
- هنوز
- به همراه داشت
- شما
- شما
- زفیرنت
- زونگ