19 grudnia 2023 (Nanowerk w centrum uwagi!) Genetycznie zmodyfikowane mikroby mają zdumiewający potencjał jako żywe fabryki, narzędzia diagnostyczne, środki oczyszczające środowisko i nie tylko. Jednak pomimo wszystkich swoich obietnic organizmy te pozostają w dużej mierze ograniczone do dokładnie kontrolowanych warunków laboratoryjnych i nie są w stanie rozwijać się w zmiennych warunkach siedlisk naturalnych i przemysłowych. Kruchość zmodyfikowanych komórek poważnie ograniczyła ich wpływ w świecie rzeczywistym na sfery produkcji, opieki zdrowotnej, zrównoważonego rozwoju i eksploracji kosmosu, gdzie rozwiązania mikrobiologiczne mogłyby przyczynić się do ogromnego postępu. Teraz genialny materiał biohybrydowy opracowany przez naukowców z czołowych chińskich instytucji w końcu zapewnia sposób na solidne kapsułkowanie zmodyfikowanych drobnoustrojów w celu bezpiecznego transportu i selektywnego uwalniania. Ich tak zwane „żywe nasiona” integrują odporne zarodniki bakterii w ochronnych skorupach zbudowanych z metaloorganicznych struktur, wysoce elastycznej klasy krystalicznych porowatych materiałów. Te wyspecjalizowane statki chronią designerskie mikroby przed atakami środowiskowymi, zapewniają precyzyjną kontrolę nad rozmieszczeniem organizmów i mogą zapoczątkować nową erę, w której genetycznie ulepszone mikroby wyruszają, aby zmienić rzeczywistość. Naukowcy opublikowali swoje odkrycia w czasopiśmie Zaawansowane materiały („Żywe materiały siewne wykonane w kapsułkach metalowo-organicznych Bacillus Subtilis Zarodnik"). Poprzez kapsułkowanie genetycznie zmodyfikowanych Bacillus subtilis zarodniki w środku Struktura metaliczno - organiczna (MOF) naukowcy stworzyli cząstki „żywych nasion”, które chronią drobnoustroje w niesprzyjających warunkach, umożliwiając jednocześnie kontrolowane uwalnianie do pożywek wzrostowych. Ten przełom likwiduje istniejącą od dawna barierę stojącą przed technologiami organizmów zmodyfikowanych genetycznie (GMO), które zwykle dobrze sprawdzają się w laboratorium, ale mają problemy w nieprzewidywalnych środowiskach rzeczywistych.
Schemat przedstawiający projekt żywych materiałów siewnych inspirowany wzrostem gigantycznego drzewa z nasion rośliny. a) Cykl życia nasion rośliny z materiału naturalnego; bielmo roślin okrytozalążkowych tworzy strukturę rdzeń-łuska jądra otaczającą łupinę orzecha podczas rozwoju nasion. W pożądanych środowiskach bogatych w składniki odżywcze z nasion może wyrosnąć gigantyczne drzewo. b) Czerpiąc inspirację z nasion roślin, zaproponowano rozwój zarodników kapsułkowanych MOF jako żywego materiału siewnego. Zarodniki zmodyfikowanych bakterii można zamknąć w strukturze rdzeń-powłoka ZIF-8. Po wytworzeniu ten żywy materiał siewny może reagować na określone warunki środowiskowe i uwalniać zarodniki, które następnie ostatecznie kiełkują w funkcjonalne żywe bakterie o wstępnie zaprojektowanych cechach. (Przedruk za zgodą Wiley-VCH Verlag) Inspiracją dla żywych nasion była natura. Nasiona roślin zawierają ochronną powłokę zewnętrzną, która chroni tkanki zarodka przed stresem, takim jak susza i promieniowanie UV, dopóki warunki nie dojrzeją do kiełkowania. Celem badaczy było odtworzenie tego mechanizmu adaptacyjnego przy użyciu MOF – klasy porowatych materiałów, które można w dużym stopniu dostosować do indywidualnych potrzeb, utworzonych z metalowych węzłów połączonych organicznymi cząsteczkami łącznika.
MOF posiadają przydatne właściwości, takie jak duża powierzchnia, integralność strukturalna i wrażliwość na środowisko. Te cechy sprawiły, że MOF stały się atrakcyjnymi naczyniami do przechowywania genetycznie zmodyfikowanych B. subtilis z zaawansowanymi funkcjami zaprogramowanymi w ich DNA. B. subtilis wybrano ze względu na ich odporność i zdolność do reanimacji w postaci bakterii wegetatywnych po odżywieniu. Eksprymując fluorescencyjne białka reporterowe w zarodnikach, zespół mógł wizualnie śledzić przejścia zarodników w bakterie.
Proces produkcji żywych nasion polegał na zawieszaniu zarodników i jonów metali w maleńkich kropelkach wody, emulgowaniu fazy wodnej w oleju, a następnie wytrącaniu porowatej otoczki ZIF-8 MOF wokół każdej kropli. W ten sposób otrzymano jednolite, puste w środku mikrosfery z zarodnikami zawartymi w wewnętrznej pustej przestrzeni. Kule chroniły wewnętrzne zarodniki podczas trudnych zabiegów, takich jak wysoka temperatura, utleniający wybielacz i promieniowanie UV, które niszczyło nieosłonięte zarodniki. Szybkość degradacji ZIF-8 zależała od otaczających mediów, umożliwiając kontrolowane uwalnianie zarodników wywołane składnikami odżywczymi.
Uwolnione zarodniki z powodzeniem dojrzewają do funkcjonalnych zmodyfikowanych bakterii po inkubacji w pożywce wzrostowej. W ramach demonstracji naukowcy przygotowali żywe nasiona zawierające B. subtilis przeznaczony do wykrywania substancji chemicznych IPTG i kwasu kuminowego. Po uwolnieniu bakterie odzyskały wrażliwość na docelowe substancje chemiczne przy progach czułości porównywalnych z odpowiednikami niekapsułkowanymi.
Taka kontrolowana przez środowisko ochrona i odradzanie zmodyfikowanych drobnoustrojów stwarza ekscytujące możliwości dla technologii mikrobiologicznych, obecnie ograniczonych do kontrolowanych miejsc, takich jak fabryki i laboratoria. Zapewniając zwiększoną odporność, żywe naczynia nasienne mogłyby pozwolić funkcjonalnym GMO na pełnienie ról w nieprzewidywalnych miejscach, takich jak ludzki układ żołądkowo-jelitowy, skażone źródła wody, a nawet tereny pozaziemskie, jeśli statek kosmiczny wypełniony zarodnikami dotrze do innych światów. Ponadto koncepcję żywych nasion należy uogólniać na inne typy mikroorganizmów, które można poddać modyfikacji genetycznej i zarodnikowaniu.
Badania stanowią przełomowe połączenie biologii syntetycznej i nauk o materiałach. Platformy żywych nasion mogą przynieść korzyści nowym zastosowaniom zmodyfikowanych drobnoustrojów w obszarach produkcji, terapii, zarządzania środowiskiem i eksploracji kosmosu. Jako główny autor dr.
– Michael jest autorem trzech książek wydanych przez Royal Society of Chemistry:
Nano-społeczeństwo: przekraczanie granic technologii,
Nanotechnologia: przyszłość jest malutka,
Nanoinżynieria: umiejętności i narzędzia czyniące technologię niewidoczną
copyright ©
Nanowerk spółka z ograniczoną odpowiedzialnością
Zostań autorem gościa Spotlight! Dołącz do naszej dużej i rosnącej grupy współpracownicy gościnni. Czy właśnie opublikowałeś artykuł naukowy lub masz inne ekscytujące odkrycia, którymi chcesz się podzielić ze społecznością nanotechnologiczną? Oto jak publikować na nanowerk.com.
- Dystrybucja treści i PR oparta na SEO. Uzyskaj wzmocnienie już dziś.
- PlatoData.Network Pionowe generatywne AI. Wzmocnij się. Dostęp tutaj.
- PlatoAiStream. Inteligencja Web3. Wiedza wzmocniona. Dostęp tutaj.
- PlatonESG. Węgiel Czysta technologia, Energia, Środowisko, Słoneczny, Gospodarowanie odpadami. Dostęp tutaj.
- Platon Zdrowie. Inteligencja w zakresie biotechnologii i badań klinicznych. Dostęp tutaj.
- Źródło: https://www.nanowerk.com/spotlight/spotid=64280.php
- :ma
- :Jest
- :Gdzie
- 1
- 10
- 11
- 13
- 19
- 31
- 32
- 7
- 8
- 9
- a
- zdolność
- w poprzek
- adaptive
- Dodatkowy
- do tego
- zaawansowany
- wymierzony
- Wszystkie kategorie
- Pozwalać
- Wśród
- an
- i
- aplikacje
- POWIERZCHNIA
- na około
- AS
- At
- atrakcyjny
- autor
- b
- Bakteria
- bariera
- BE
- stają się
- zanim
- korzyści
- Berger
- Poza
- biologia
- pusty
- Książki
- Granice
- przełom
- zmostkowane
- wybudowany
- ale
- by
- oprawa ołowiana witrażu
- CAN
- ostrożnie
- Komórki
- Centrum
- Charakterystyka
- chemikalia
- chemia
- chiński
- klasa
- społeczność
- porównywalny
- poczęty
- pojęcie
- konkluduje
- Warunki
- zawierać
- zawarte
- kontrola
- kontrolowanych
- mógłby
- odpowiednikami
- stworzony
- konfigurowalny
- cykl
- Data
- Wdrożenie
- Wnętrze
- zaprojektowany
- projektant
- projekty
- Cele podróży
- zniszczony
- rozwinięty
- oprogramowania
- wydarzenia
- diagnostyczny
- inny
- DNA
- domena
- domeny
- dr
- napęd
- Okres suszy
- z powodu
- podczas
- każdy
- wschodzących
- umożliwiać
- umożliwiając
- obudowane
- zachęca
- zaprojektowane
- wzmocnione
- środowiskowy
- środowiska
- środowiska
- Era
- Parzyste
- ostatecznie
- ekscytujący
- Wyjście
- rozszerzenie
- eksploracja
- fabryki
- Korzyści
- W końcu
- Ustalenia
- W razie zamówieenia projektu
- utworzony
- formularze
- naprzód
- kruchość
- Ramy
- od
- Spełnić
- funkcjonalny
- Funkcje
- dalej
- przyszłość
- genetyczny
- gigant
- gif
- przyznać
- przyznanie
- Zarządzanie
- Rosnąć
- Rozwój
- Wzrost
- Gość
- Have
- opieki zdrowotnej
- heroldowie
- Wysoki
- wysoko
- przytrzymaj
- posiada
- obudowa
- W jaki sposób
- How To
- HTTPS
- człowiek
- if
- obraz
- ogromny
- Rezultat
- in
- inkubowane
- przemysłowy
- Innowacyjny
- wewnątrz
- Inspiracja
- inspirowane
- instytucje
- integrować
- integralność
- wnętrze
- wewnętrzny
- najnowszych
- IT
- przystąpić
- podróż
- jpg
- właśnie
- laboratorium
- laboratorium
- Labs
- duży
- w dużej mierze
- uruchomić
- prowadzić
- życie
- lubić
- Ograniczony
- życie
- logo
- długotrwały
- zrobiony
- Dokonywanie
- i konserwacjami
- produkcja
- materiał
- materiały
- Materia
- znaczy
- mechanizm
- Media
- lekarstwo
- metal
- Michał
- Środkowy
- zmodyfikowano
- Ponadto
- Nazwa
- nanotechnologia
- Naturalny
- Natura
- Nowości
- węzły
- już dziś
- Łupina od orzecha
- of
- Olej
- on
- pewnego razu
- tylko
- or
- organiczny
- Inne
- ludzkiej,
- koniec
- utleniający
- Papier
- wykonać
- pozwolenie
- faza
- PHP
- roślina
- Rośliny
- Platformy
- plato
- Analiza danych Platona
- PlatoDane
- posiadać
- możliwości
- potencjał
- precyzyjny
- przygotowany
- obecnie
- ochrona
- wygląda tak
- Produkcja
- zaprogramowany
- Postęp
- wybitny
- obietnica
- niska zabudowa
- zaproponowane
- chronić
- chroniony
- Ochronny
- Białka
- zapewnia
- publikować
- opublikowany
- wydawca
- Popychanie
- Promieniowanie
- ceny
- dosięgnąć
- Prawdziwy świat
- Rzeczywistość
- zwolnić
- wydany
- pozostawać
- reporter
- reprezentuje
- Badania naukowe
- Badacze
- przefasonować
- sprężystość
- Odpowiadać
- role
- królewski
- nauka
- naukowy
- nasienie
- posiew
- wydaje
- wybrany
- selektywny
- rozsądek
- Wrażliwość
- w panelu ustawień
- surowo
- Share
- Powłoka
- Tarcza
- powinien
- seans
- umiejętności
- Społeczeństwo
- Rozwiązania
- Typ przestrzeni
- eksploracja kosmosu
- Sonda
- wyspecjalizowanym
- specyficzny
- reflektor
- stoisko
- strukturalny
- Struktura
- Walka
- Z powodzeniem
- taki
- zaopatrzenie
- Powierzchnia
- otaczający
- Zrównoważony rozwój
- syntetyczny
- system
- Sprzęt
- biorąc
- cel
- zespół
- Technologies
- Technologia
- Tendencję
- że
- Połączenia
- Przyszłość
- ich
- następnie
- lecznictwo
- Te
- to
- trzy
- Prosperować
- czas
- Tkanki
- do
- narzędzia
- śledzić
- przejścia
- transportu
- zabiegi
- drzewo
- typy
- niezdolny
- nieobliczalny
- aż do
- Nowości
- URL
- za pomocą
- zmienna
- statki
- naocznie
- Uzdatnianie wody
- DOBRZE
- były
- jeśli chodzi o komunikację i motywację
- który
- Podczas
- w
- świat
- jeszcze
- wydany
- ty
- Twój
- zefirnet
- Zhong