19 Desember 2023 (Spotlight Nanowerk) Mikroba hasil rekayasa genetika memiliki potensi luar biasa sebagai pabrik kehidupan, alat diagnostik, pembersih lingkungan, dan sebagainya. Namun meskipun demikian, organisme-organisme ini sebagian besar masih terbatas pada lingkungan laboratorium yang dikontrol dengan cermat, tidak mampu berkembang di tengah kondisi habitat alami dan industri yang bervariasi. Kerapuhan sel yang direkayasa telah sangat membatasi dampaknya pada sektor manufaktur, layanan kesehatan, keberlanjutan, dan eksplorasi ruang angkasa di mana solusi mikroba dapat mendorong kemajuan besar.
Kini, bahan biohibrid cerdik yang dikembangkan oleh para peneliti di institusi terkemuka Tiongkok akhirnya menyediakan sarana untuk merangkum mikroba yang dimodifikasi secara kokoh untuk transportasi terlindung dan pelepasan selektif. Apa yang mereka sebut sebagai “benih hidup” mengintegrasikan spora bakteri yang kuat ke dalam cangkang pelindung yang terbuat dari kerangka logam-organik, suatu kelas bahan berpori kristal yang sangat mudah beradaptasi. Wadah khusus ini melindungi mikroba perancang dari serangan lingkungan, memberikan kontrol yang tepat atas penyebaran organisme, dan dapat meluncurkan era baru di mana mikroba yang ditingkatkan secara genetis bergerak maju untuk membentuk kembali kenyataan.
Para peneliti mempublikasikan temuan mereka di advanced Material (“Living Seed Materials Made by Metal–Organic Framework-Encapsulated Bacillus Subtilis Spore”).
Dengan merangkum hasil rekayasa genetika Bacillus subtilis spora di dalamnya kerangka logam-organik (MOF), para peneliti menciptakan partikel “benih hidup” yang melindungi mikroba dalam kondisi tidak bersahabat sekaligus memungkinkan pelepasan terkontrol ke media pertumbuhan. Terobosan ini mengatasi hambatan yang sudah lama ada terhadap teknologi organisme hasil rekayasa genetika (GMO), yang cenderung bekerja dengan baik di laboratorium namun kesulitan dalam lingkungan dunia nyata yang tidak dapat diprediksi.
Skema yang menunjukkan desain bahan benih hidup yang terinspirasi dari tumbuhnya pohon raksasa dari benih tanaman. a) Daur hidup benih tumbuhan dari bahan alam; endosperma tanaman angiosperma membentuk struktur inti-cangkang dari kernel yang mengelilingi cangkang selama perkembangan benih. Di lingkungan kaya nutrisi yang diinginkan, benih dapat tumbuh menjadi pohon raksasa. b) Mengambil inspirasi dari benih tanaman, diusulkan pengembangan spora yang dienkapsulasi oleh MOF sebagai bahan benih hidup. Spora bakteri hasil rekayasa dapat dienkapsulasi menjadi struktur inti-cangkang ZIF-8. Setelah dibuat, benih hidup ini dapat merespons kondisi lingkungan tertentu dan melepaskan spora, yang pada akhirnya berkecambah menjadi bakteri hidup fungsional dengan ciri-ciri yang telah dirancang sebelumnya. (Dicetak ulang dengan izin dari Wiley-VCH Verlag)
Inspirasi benih hidup datang dari alam. Benih tanaman mengandung lapisan luar pelindung yang melindungi jaringan embrio dari tekanan seperti kekeringan dan radiasi UV hingga kondisinya matang untuk perkecambahan. Para peneliti bertujuan untuk menciptakan kembali mekanisme adaptif ini menggunakan MOFs, kelas bahan berpori yang sangat dapat disesuaikan yang terbentuk dari simpul logam yang dijembatani oleh molekul penghubung organik.
MOF memiliki sifat yang berguna seperti luas permukaan yang tinggi, integritas struktural, dan responsif terhadap lingkungan. Karakteristik ini menjadikan Kementerian Keuangan sebagai wadah yang menarik untuk menampung B. rekayasa genetika. spora subtilis dengan fungsi lanjutan yang diprogram ke dalam DNA mereka. B. Spora subtilis dipilih karena sifat tahan bantingnya dan kemampuannya untuk hidup kembali sebagai bakteri vegetatif ketika diberi nutrisi. Dengan mengekspresikan protein reporter fluoresen dalam spora, tim dapat melacak transisi spora-ke-bakteri secara visual.
Proses produksi benih hidup memerlukan suspensi spora dan ion logam dalam tetesan air kecil, mengemulsi fase air dalam minyak, kemudian mengendapkan cangkang ZIF-8 MOF berpori di sekitar setiap tetesan. Hal ini menghasilkan mikrosfer berongga yang seragam dengan spora yang terdapat di ruang kosong bagian dalam. Bola tersebut melindungi spora internal selama perlakuan keras seperti panas tinggi, pemutih oksidatif, dan iradiasi UV yang menghancurkan spora yang tidak terlindungi. Tingkat degradasi ZIF-8 bergantung pada media di sekitarnya, sehingga memungkinkan pelepasan spora yang dipicu oleh nutrisi secara terkendali.
Spora yang dilepaskan berhasil dimatangkan menjadi bakteri rekayasa fungsional ketika diinkubasi dalam media pertumbuhan. Sebagai demonstrasi, para peneliti menyiapkan benih hidup yang menampung B. subtilis dirancang untuk merasakan bahan kimia IPTG dan asam kuminat. Pasca pelepasan, bakteri kembali responsif terhadap bahan kimia target pada ambang sensitivitas yang sebanding dengan bakteri yang tidak dienkapsulasi.
Pelestarian dan kebangkitan kembali mikroba hasil rekayasa yang terkendali secara lingkungan memberikan kemungkinan menarik bagi teknologi mikroba yang saat ini terbatas pada lingkungan terkendali seperti pabrik dan laboratorium. Dengan memberikan peningkatan ketahanan, wadah benih hidup dapat memungkinkan GMO yang berfungsi untuk memenuhi peran di lokasi yang tidak dapat diprediksi seperti sistem pencernaan manusia, pasokan air yang terkontaminasi, dan bahkan medan di luar bumi jika pesawat ruang angkasa yang mengandung spora mencapai dunia lain. Selain itu, konsep benih hidup harus digeneralisasikan ke jenis mikroorganisme lain yang dapat diubah melalui modifikasi genetik dan sporulasi.
Penelitian ini mewakili terobosan perkawinan antara biologi sintetik dan ilmu material. Platform benih hidup akan memberikan manfaat bagi aplikasi mikroba hasil rekayasa yang muncul di bidang manufaktur, terapi, pengelolaan lingkungan, dan eksplorasi ruang angkasa. Sebagai penulis utama Dr.
– Michael adalah penulis tiga buku oleh Royal Society of Chemistry:
Masyarakat Nano: Mendorong Batas Teknologi,
Nanoteknologi: Masa Depan Mungil, dan
Nanoengineering: Keterampilan dan Peralatan Membuat Teknologi Tak Terlihat
Hak Cipta ©
Nanowerk LLC
Menjadi penulis tamu Spotlight! Bergabunglah dengan grup kami yang besar dan terus berkembang kontributor tamu. Apakah Anda baru saja menerbitkan makalah ilmiah atau memiliki perkembangan menarik lainnya untuk dibagikan dengan komunitas nanoteknologi? Berikut adalah cara mempublikasikan di nanowerk.com.
- Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
- PlatoData.Jaringan Vertikal Generatif Ai. Berdayakan Diri Anda. Akses Di Sini.
- PlatoAiStream. Intelijen Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
- PlatoESG. Karbon, teknologi bersih, energi, Lingkungan Hidup, Tenaga surya, Penanganan limbah. Akses Di Sini.
- PlatoHealth. Kecerdasan Uji Coba Biotek dan Klinis. Akses Di Sini.
- Sumber: https://www.nanowerk.com/spotlight/spotid=64280.php
- :memiliki
- :adalah
- :Di mana
- 1
- 10
- 11
- 13
- 19
- 31
- 32
- 7
- 8
- 9
- a
- kemampuan
- di seluruh
- adaptif
- Tambahan
- Selain itu
- maju
- ditujukan
- Semua
- Membiarkan
- Di tengah
- an
- dan
- aplikasi
- DAERAH
- sekitar
- AS
- At
- menarik
- penulis
- b
- bakteri
- pembatas
- BE
- menjadi
- sebelum
- manfaat
- Berger
- Luar
- biologi
- kosong
- Buku-buku
- batas-batas
- terobosan
- dijembatani
- dibangun di
- tapi
- by
- datang
- CAN
- hati-hati
- Sel
- pusat
- karakteristik
- bahan kimia
- kimia
- Cina
- kelas
- masyarakat
- sebanding
- dikandung
- konsep
- menyimpulkan
- Kondisi
- mengandung
- berisi
- kontrol
- dikendalikan
- bisa
- rekan-rekan
- dibuat
- disesuaikan
- siklus
- Tanggal
- penyebaran
- Mendesain
- dirancang
- perancang
- desain
- tujuan
- musnah
- dikembangkan
- Pengembangan
- Perkembangan
- diagnostik
- beberapa
- dna
- domain
- domain
- dr
- mendorong
- Kekeringan
- dua
- selama
- setiap
- muncul
- aktif
- memungkinkan
- dienkapsulasi
- mendorong
- direkayasa
- ditingkatkan
- lingkungan
- lingkungan
- lingkungan
- Era
- Bahkan
- akhirnya
- menarik
- Exit
- memperluas
- eksplorasi
- pabrik
- Fitur
- Akhirnya
- Temuan
- Untuk
- dibentuk
- bentuk
- sebagainya
- kerapuhan
- kerangka
- dari
- Memenuhi
- fungsionil
- fungsi
- lebih lanjut
- masa depan
- genetik
- raksasa
- gif
- memberikan
- pemberian
- Kelompok
- Tumbuh
- Pertumbuhan
- Pertumbuhan
- Tamu
- Memiliki
- kesehatan
- pemberita
- High
- sangat
- memegang
- memegang
- perumahan
- Seterpercayaapakah Olymp Trade? Kesimpulan
- How To
- HTTPS
- manusia
- if
- gambar
- besar
- Dampak
- in
- diinkubasi
- industri
- inovatif
- dalam
- Inspirasi
- terinspirasi
- lembaga
- mengintegrasikan
- integritas
- pedalaman
- intern
- ke
- IT
- ikut
- perjalanan
- jpg
- hanya
- laboratorium
- laboratorium
- Labs
- besar
- sebagian besar
- jalankan
- memimpin
- Hidup
- 'like'
- Terbatas
- hidup
- logo
- lama
- terbuat
- Membuat
- pengelolaan
- pabrik
- bahan
- bahan
- hal
- cara
- mekanisme
- Media
- obat
- logam
- Michael
- Tengah
- dimodifikasi
- Selain itu
- nama
- нанотехнологии
- Alam
- Alam
- New
- node
- sekarang
- Singkat
- of
- Minyak
- on
- sekali
- hanya
- or
- organik
- Lainnya
- kami
- lebih
- oksidatif
- kertas
- melakukan
- izin
- tahap
- PHP
- tanaman
- tanaman
- Platform
- plato
- Kecerdasan Data Plato
- Data Plato
- memiliki
- kemungkinan
- potensi
- perlu
- siap
- sekarang
- pengawetan
- proses
- Produksi
- diprogram
- Kemajuan
- menonjol
- janji
- properties
- diusulkan
- melindungi
- terlindung
- Protektif
- Protein
- menyediakan
- menerbitkan
- diterbitkan
- penerbit
- Mendorong
- Radiasi
- Tarif
- mencapai
- dunia nyata
- Kenyataan
- melepaskan
- dirilis
- tinggal
- reporter
- merupakan
- penelitian
- peneliti
- membentuk kembali
- ketahanan
- Menanggapi
- peran
- kerajaan
- Ilmu
- ilmiah
- benih
- biji
- tampaknya
- terpilih
- selektif
- rasa
- Kepekaan
- pengaturan
- sangat parah
- Share
- Kulit
- Melindungi
- harus
- menunjukkan
- keterampilan
- Masyarakat
- Solusi
- Space
- eksplorasi ruang angkasa
- pesawat ruang angkasa
- khusus
- tertentu
- lampu sorot
- berdiri
- struktural
- struktur
- Perjuangan
- berhasil
- seperti itu
- perbekalan
- Permukaan
- Sekitarnya
- Keberlanjutan
- sintetis
- sistem
- Mengatasi
- pengambilan
- target
- tim
- Teknologi
- Teknologi
- Cenderung
- bahwa
- Grafik
- Masa depan
- mereka
- kemudian
- terapi
- Ini
- ini
- tiga
- Berkembang
- waktu
- jaringan
- untuk
- alat
- jalur
- transisi
- mengangkut
- perawatan
- pohon
- jenis
- tidak mampu
- tak terduga
- sampai
- Pembaruan
- URL
- menggunakan
- variabel
- pembuluh
- visual
- air
- BAIK
- adalah
- ketika
- yang
- sementara
- dengan
- dunia
- namun
- menghasilkan
- kamu
- Anda
- zephyrnet.dll
- Zhong