19 בדצמבר 2023 (Nanowerk זרקור) חיידקים מהונדסים גנטית מחזיקים בפוטנציאל מדהים כמפעלים חיים, כלי אבחון, חומרי ניקוי סביבתיים ומעבר לכך. עם זאת, למרות כל ההבטחה שלהם, האורגניזמים הללו נותרים מוגבלים במידה רבה להגדרות מעבדה מבוקרות בקפידה, ללא יכולת לשגשג בתנאים משתנים של בתי גידול טבעיים ותעשייתיים. השבריריות של תאים מהונדסים הגבילה מאוד את השפעתם בעולם האמיתי על פני תחומי הייצור, הבריאות, הקיימות וחקר החלל שבהם פתרונות מיקרוביאליים יכולים להניע התקדמות עצומה. כעת, חומר ביו-היברידי גאוני שפותח על ידי חוקרים במוסדות סיניים בולטים מספק סוף סוף אמצעי לטמון בחוזקה של חיידקים שעברו שינוי לצורך הובלה מוגנת ושחרור סלקטיבי. מה שמכונה "הזרעים החיים" שלהם משלבים נבגי חיידקים עמידים בתוך קונכיות הגנה הבנויות ממסגרות מתכת-אורגניות, סוג של חומרים נקבוביים גבישיים בעלי יכולת הסתגלות גבוהה. כלי שיט מיוחדים אלה מגנים על חיידקי מעצבים מפני תקיפות סביבתיות, מעניקים שליטה מדויקת על פריסת האורגניזם, ויכולים להשיק עידן חדש שבו חיידקים משופרים גנטית יוצאים קדימה כדי לעצב מחדש את המציאות. החוקרים פרסמו את ממצאיהם ב חומרים מתקדמים (“Living Seed Materials Made by Metal–Organic Framework-Encapsulated באצילוס סובטיליס Spore”). על ידי עטיפה מהונדס גנטית Bacillus subtilis נבגים בפנים מסגרת מתכת אורגנית קונכיות (MOF), החוקרים יצרו חלקיקי "זרע חי" המגינים על חיידקים בתנאים עוינים, תוך שהם מאפשרים שחרור מבוקר לאמצעי גידול. פריצת דרך זו מתמודדת עם מחסום רב שנים עבור טכנולוגיות של אורגניזם מהונדס (GMO), אשר נוטות לתפקד היטב במעבדה אך נאבקות בסביבות בלתי צפויות בעולם האמיתי.
סכימה המציגה את העיצוב של חומרי זרעים חיים בהשראת צמיחת עץ ענק מזרע צמחי. א) מחזור החיים של זרע צמחי מחומר טבעי; האנדוספרם של צמחי האנגיוספרם יוצר מבנה ליבה-קליפה של גרעין המקיף קליפת אגוזים במהלך התפתחות הזרעים. בסביבות רצויות עשירות בחומרי מזון, הזרע יכול לגדול לעץ ענק. ב) בהשראת זרע צמח, מוצע פיתוח של נבג מובלע MOF כחומר זרע חי. נבגים של חיידקים מהונדסים יכולים להיות מובלעים במבנה ZIF-8 ליבה-קליפה. לאחר שיוצרו, חומר הזרע החי הזה יכול להגיב לתנאים סביבתיים ספציפיים ולשחרר את הנבגים, שבסופו של דבר נובטים לחיידקים חיים פונקציונליים עם תכונות שתוכננו מראש. (נדפס מחדש ברשות Wiley-VCH Verlag) ההשראה לזרעים החיים הגיעה מהטבע. זרעי צמחים מכילים ציפויים חיצוניים מגנים שמגנים על רקמות העובר מפני מתחים כמו בצורת וקרינת UV עד שהתנאים מבשילים לנביטה. החוקרים שאפו ליצור מחדש את המנגנון ההסתגלותי הזה באמצעות MOFs, מחלקה ניתנת להתאמה אישית של חומרים נקבוביים שנוצרו מצמתי מתכת המגושרים על ידי מולקולות קישור אורגניות.
ל-MOF יש תכונות שימושיות כמו שטח פנים גבוה, שלמות מבנית והיענות סביבתית. מאפיינים אלה הפכו את כלי MOF לאטרקטיביים עבור שיכון B מהונדס גנטית. נבגי subtilis עם פונקציות מתקדמות מתוכנתות ב-DNA שלהם. B. נבגי subtilis נבחרו בשל קשיחותם ויכולתם להחיות מחדש כחיידקים וגטטיביים כאשר הם ניזונים. על ידי ביטוי חלבוני כתב פלואורסצנטי בנבגים, הצוות יכול לעקוב חזותית אחר מעברי נבגים לחיידקים.
תהליך ייצור הזרעים החיים כלל השעיית נבגים ויוני מתכת בטיפות מים זעירות, תחליב את הפאזה המימית בשמן, ולאחר מכן שיקוע מעטפת ZIF-8 MOF נקבובית סביב כל טיפה. זה הניב מיקרוספירות אחידות וחלולות עם נבגים הכלולים בחלל הריק הפנימי. הכדורים הגנו על נבגים פנימיים במהלך טיפולים קשים כמו חום גבוה, אקונומיקה חמצונית וקרינת UV שהרסו נבגים לא ממוגנים. שיעורי הפירוק של ZIF-8 היו תלויים במדיה הסובבת, מה שאיפשר שחרור מבוקר של נבגים המופעלים על ידי חומרים מזינים.
נבגים ששוחררו הבשילו בהצלחה לחיידקים מהונדסים פונקציונליים כאשר הודגרו במצעי גידול. כהדגמות, החוקרים הכינו זרעים חיים המכילים את B. subtilis שנועד לחוש את הכימיקלים IPTG וחומצה כמונית. לאחר השחרור, החיידקים חזרו להיענות לכימיקלים ממוקדים בספי רגישות הדומים למקבילים שאינם מובלעים.
שימור ותחייה מבוקרת סביבתית כזו של חיידקים מהונדסים טומן בחובו אפשרויות מרגשות עבור טכנולוגיות מיקרוביאליות מוגבלות כיום להגדרות מבוקרות כמו מפעלים ומעבדות. על ידי הענקת חוסן משופר, כלי זרעים חיים יכולים לאפשר ל-GMO פונקציונליים למלא תפקידים באזורים בלתי צפויים כמו מערכת העיכול האנושית, אספקת מים מזוהמת ואפילו שטח מחוץ לכדור הארץ אם חלליות עמוסות נבגים מגיעות לעולמות אחרים. בנוסף, מושג הזרע החי צריך להכליל לסוגים אחרים של מיקרואורגניזמים הניתנים לשינוי גנטית ופורולציה.
המחקר מייצג נישואים פורצי דרך של ביולוגיה סינתטית ומדעי החומרים. פלטפורמות זרעים חיים יועילו ליישומים מתפתחים של חיידקים מהונדסים בתחומי ייצור, טיפולים, ניהול סביבתי וחקר החלל. בתור הסופר הראשי Dr.
By
מיכאל
ברגר
- מייקל הוא מחברם של שלושה ספרים מאת האגודה המלכותית לכימיה:
ננו-אגודה: לדחוף את גבולות הטכנולוגיה,
ננו-טכנולוגיה: העתיד זעיר, ו
ננו-הנדסה: הכישורים והכלים שהופכת את הטכנולוגיה לבלתי נראית
כל הזכויות שמורות ©
Nanowerk LLC
הפוך לסופר אורח זרקור! הצטרף לקבוצה הגדולה והגדלה שלנו של תורמים אורחים. האם פרסמת זה עתה מאמר מדעי או שיש לך התפתחויות מרגשות אחרות לחלוק עם קהילת הננוטכנולוגיה? כך לפרסם באתר nanowerk.com.
- הפצת תוכן ויחסי ציבור מופעל על ידי SEO. קבל הגברה היום.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. העצים את עצמך. גישה כאן.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. הידע מוגבר. גישה כאן.
- PlatoESG. פחמן, קלינטק, אנרגיה, סביבה, שמש, ניהול פסולת. גישה כאן.
- PlatoHealth. מודיעין ביוטכנולוגיה וניסויים קליניים. גישה כאן.
- מקור: https://www.nanowerk.com/spotlight/spotid=64280.php
- :יש ל
- :הוא
- :איפה
- 1
- 10
- 11
- 13
- 19
- 31
- 32
- 7
- 8
- 9
- a
- יכולת
- לרוחב
- הסתגלות
- נוסף
- בנוסף
- מתקדם
- מכוון
- תעשיות
- מאפשר
- בתוך
- an
- ו
- יישומים
- AREA
- סביב
- AS
- At
- מושך
- מחבר
- b
- בַּקטֶרִיָה
- מחסום
- BE
- להיות
- לפני
- תועלת
- ברגר
- מעבר
- ביולוגיה
- ריק
- ספרים
- גבולות
- פריצת דרך
- גישור
- נבנה
- אבל
- by
- הגיע
- CAN
- בזהירות
- תאים
- מרכז
- מאפיינים
- כימיקלים
- כימיה
- סינית
- בכיתה
- קהילה
- השוואה
- יזום
- מושג
- מסכם
- תנאים
- להכיל
- הכלול
- לִשְׁלוֹט
- נשלט
- יכול
- עמיתים
- נוצר
- להתאמה אישית
- מחזור
- תַאֲרִיך
- פריסה
- עיצוב
- מעוצב
- מְעַצֵב
- עיצובים
- יעדים
- הרוס
- מפותח
- צעצועי התפתחות
- התפתחויות
- אבחון
- שונה
- ה-DNA
- תחום
- תחומים
- dr
- נהיגה
- הבצורת
- ראוי
- בְּמַהֲלָך
- כל אחד
- מתעורר
- לאפשר
- מה שמאפשר
- כמוס
- מעודד את
- מהונדס
- משופר
- סביבתי
- לסביבה
- סביבות
- תקופה
- אֲפִילוּ
- בסופו של דבר
- מרגש
- יציאה
- הרחבת
- חקירה
- מפעלים
- תכונות
- בסופו של דבר
- ממצאים
- בעד
- נוצר
- צורות
- הָלְאָה
- שְׁבִירוּת
- מסגרות
- החל מ-
- הגשמה
- פונקציונלי
- פונקציות
- נוסף
- עתיד
- גנטי
- ענק
- gif
- להעניק
- הענקת
- קְבוּצָה
- לגדול
- גדל
- צמיחה
- אוֹרֵחַ
- יש
- בריאות
- מבשר
- גָבוֹהַ
- מאוד
- להחזיק
- מחזיק
- דיור
- איך
- איך
- HTTPS
- בן אנוש
- if
- תמונה
- עָצוּם
- פְּגִיעָה
- in
- דגירה
- התעשייה
- חדשני
- בתוך
- השראה
- השראה
- מוסדות
- לשלב
- שלמות
- פנים
- פנימי
- אל תוך
- IT
- להצטרף
- מסע
- jpg
- רק
- מעבדה
- מעבדה
- מעבדות
- גָדוֹל
- במידה רבה
- לשגר
- עוֹפֶרֶת
- החיים
- כמו
- מוגבל
- לינקדין
- חי
- סֵמֶל
- ותיק
- עשוי
- עשייה
- ניהול
- ייצור
- חוֹמֶר
- חומרים
- דבר
- אומר
- מנגנון
- מדיה
- רפואה
- מתכת
- מיכאל
- אמצע
- שונים
- יתר על כן
- שם
- ננוטכנולוגיה
- טבעי
- טבע
- חדש
- צמתים
- עַכשָׁיו
- קמצוץ
- of
- שמן
- on
- פעם
- רק
- or
- אורגני
- אחר
- שלנו
- יותר
- חמצון
- מאמר
- לבצע
- רשות
- שלב
- PHP
- צמח
- צמחים
- פלטפורמות
- אפלטון
- מודיעין אפלטון
- אפלטון נתונים
- להחזיק
- אפשרויות
- פוטנציאל
- צורך
- מוּכָן
- כַּיוֹם
- שמירה
- תהליך
- הפקה
- מתוכנה
- התקדמות
- בולט
- הבטחה
- נכסים
- מוּצָע
- להגן
- מוּגָן
- מָגֵן
- חלבונים
- מספק
- לפרסם
- לאור
- מוציא לאור
- דוחף
- קרינה
- תעריפים
- לְהַגִיעַ
- עולם אמיתי
- מציאות
- לשחרר
- שוחרר
- להשאר
- כתב
- מייצג
- מחקר
- חוקרים
- לעצב מחדש
- כושר התאוששות
- להגיב
- תפקידים
- מלכותי
- מדע
- מדעי
- זרע
- זרעים
- נראה
- נבחר
- סֶלֶקטִיבִי
- תחושה
- רְגִישׁוּת
- הגדרות
- בחומרה
- שיתוף
- פָּגָז
- מגן
- צריך
- הצגה
- מיומנויות
- חֶברָה
- פתרונות
- מֶרחָב
- חיפוש בחלל
- החללית
- מיוחד
- ספציפי
- זַרקוֹר
- לעמוד
- מִבנִי
- מִבְנֶה
- מַאֲבָק
- בהצלחה
- כזה
- אספקה
- משטח
- הסובב
- קיימות
- סינטטי
- מערכת
- ציוד
- נטילת
- יעד
- נבחרת
- טכנולוגיות
- טכנולוגיה
- נוטה
- זֶה
- השמיים
- העתיד
- שֶׁלָהֶם
- אז
- תוֹרַת הָרִפּוּי
- אלה
- זֶה
- שְׁלוֹשָׁה
- לשגשג
- זמן
- רקמות
- ל
- כלים
- לעקוב
- מעברים
- להעביר
- טיפולים
- עץ
- סוגים
- לא מסוגל
- בלתי צפוי
- עד
- עדכונים
- כתובת האתר
- באמצעות
- משתנה
- כלי
- מבחינה ויזואלית
- מים
- טוֹב
- היו
- מתי
- אשר
- בזמן
- עם
- של העולם
- עוד
- הניב
- אתה
- זפירנט
- נג