19 грудня 2023 (Прожектор Nanowerk) Генно-інженерні мікроби мають дивовижний потенціал як живі фабрики, діагностичні засоби, засоби для очищення навколишнього середовища тощо. Проте, незважаючи на всі їхні перспективи, ці організми залишаються в основному обмеженими ретельно контрольованими лабораторними умовами, нездатними процвітати серед мінливих умов природного та промислового середовища проживання. Крихкість сконструйованих клітин суттєво обмежує їхній реальний вплив у сферах виробництва, охорони здоров’я, сталого розвитку та дослідження космосу, де мікробні рішення можуть сприяти величезному прогресу.
Тепер геніальний біогібридний матеріал, розроблений дослідниками з відомих китайських установ, нарешті забезпечує засіб для надійної інкапсуляції модифікованих мікробів для захищеного транспортування та вибіркового вивільнення. Їхнє так зване «живе насіння» містить стійкі бактеріальні спори всередині захисних оболонок, виготовлених із металоорганічних каркасів, класу кристалічних пористих матеріалів, які добре адаптуються. Ці спеціалізовані судна захищають мікробів-дизайнерів від агресивного впливу навколишнього середовища, забезпечують точний контроль над розгортанням організмів і можуть започаткувати нову еру, коли генетично вдосконалені мікроби подорожуватимуть, щоб змінити реальність.
Дослідники опублікували свої висновки в нові матеріали («Живі насіннєві матеріали, виготовлені за допомогою інкапсульованого метало-органічного каркасу bacillus subtilis Spore”).
Шляхом інкапсуляції генетично модифікованих Сінна паличка спори всередині металоорганічний каркас (MOF) оболонки, дослідники створили частинки «живого насіння», які захищають мікроби в несприятливих умовах, одночасно дозволяючи контрольоване вивільнення в середовище росту. Цей прорив усуває давню перешкоду для технологій генетично модифікованих організмів (ГМО), які, як правило, добре працюють у лабораторії, але мають проблеми в непередбачуваних умовах реального світу.
Схема, що демонструє дизайн живих насіннєвих матеріалів, натхненний зростанням гігантського дерева з насіння рослини. а) Життєвий цикл насіння рослини природного матеріалу; ендосперм покритонасінних рослин утворює структуру ядро-оболонка ядра, що оточує шкаралупу горіха під час розвитку насіння. У бажаному середовищі, багатому поживними речовинами, насіння може вирости у гігантське дерево. b) Взявши натхнення з насіння рослини, пропонується розвиток MOF-інкапсульованих спор як живого насіннєвого матеріалу. Спори сконструйованих бактерій можуть бути інкапсульовані в структуру ядро-оболонка ZIF-8. Після виготовлення цей живий насіннєвий матеріал може реагувати на певні умови навколишнього середовища та вивільняти спори, які потім згодом проростають у функціональні живі бактерії із заздалегідь розробленими функціями. (Передруковано з дозволу Wiley-VCH Verlag)
Натхнення для живих насіння прийшло з природи. Насіння рослин містить зовнішнє захисне покриття, яке захищає тканини ембріона від таких стресів, як посуха та ультрафіолетове випромінювання, доки не настануть умови для проростання. Дослідники мали на меті відтворити цей адаптивний механізм за допомогою MOF, класу пористих матеріалів, які можна налаштовувати, утворених із металевих вузлів, з’єднаних молекулами органічного лінкера.
MOF мають такі корисні властивості, як висока площа поверхні, структурна цілісність і сприйнятливість до навколишнього середовища. Ці характеристики зробили MOF привабливими судинами для розміщення генетично модифікованих B. subtilis із розширеними функціями, запрограмованими в їхній ДНК. B. subtilis спори були відібрані через їх стійкість і здатність реанімувати як вегетативні бактерії при харчуванні. Експресуючи флуоресцентні репортерні білки в спорах, команда могла візуально відстежувати перехід спори в бактерію.
Процес виробництва живого насіння передбачав суспендування спор та іонів металу в крихітних краплях води, емульгування водної фази в олії, а потім осадження пористої оболонки ZIF-8 MOF навколо кожної краплі. Це дало однорідні порожнисті мікросфери зі спорами, що містилися у внутрішньому пустотному просторі. Сфери захищали внутрішні спори під час жорстких обробок, таких як висока температура, окислювальний відбілювач і ультрафіолетове опромінення, які знищували неекрановані спори. Швидкість деградації ZIF-8 залежала від навколишнього середовища, що забезпечувало контрольоване вивільнення спор, викликане поживними речовинами.
Вивільнені спори успішно дозріли до функціональних сконструйованих бактерій під час інкубації в ростовому середовищі. Як демонстрацію дослідники підготували живе насіння, що містило B. subtilis призначений для визначення хімічних речовин IPTG і кумінової кислоти. Після вивільнення бактерії відновили чутливість до цільових хімікатів за порогів чутливості, порівнянних з неінкапсульованими аналогами.
Таке екологічно контрольоване збереження та відродження сконструйованих мікробів відкриває захоплюючі можливості для мікробних технологій, які зараз обмежуються контрольованими умовами, такими як фабрики та лабораторії. Надаючи підвищену стійкість, живі насіннєві судини можуть дозволити функціональним ГМО виконувати роль у непередбачуваних місцях, таких як шлунково-кишкова система людини, забруднені джерела води та навіть позаземна місцевість, якщо навантажені спорами космічні кораблі досягнуть інших світів. Крім того, концепція живого насіння повинна поширюватися на інші типи мікроорганізмів, які піддаються генетичній модифікації та споруляції.
Дослідження є проривним поєднанням синтетичної біології та матеріалознавства. Живі насіннєві платформи принесуть користь новим застосуванням сконструйованих мікробів у сферах виробництва, терапії, екологічного менеджменту та дослідження космосу. Як зазначив провідний автор Dr.
By
Майкл
Бергер
– Майкл є автором трьох книг Королівського товариства хімії:
Нано-суспільство: розсув кордони технологій,
Нанотехнології: Майбутнє крихітне та
Наноінженерія: навички та інструменти, що роблять технологію невидимою
Copyright ©
ТОВ «Нановерк».
Станьте запрошеним автором Spotlight! Приєднуйтесь до нашої великої та зростаючої групи гості дописувачі. Ви щойно опублікували наукову роботу чи маєте інші цікаві розробки, якими можете поділитися з нанотехнологічною спільнотою? Ось як опублікувати на nanowerk.com.
- Розповсюдження контенту та PR на основі SEO. Отримайте посилення сьогодні.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Додайте собі сили. Доступ тут.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Розширення знань. Доступ тут.
- ПлатонЕСГ. вуглець, CleanTech, Енергія, Навколишнє середовище, Сонячна, Поводження з відходами. Доступ тут.
- PlatoHealth. Розвідка про біотехнології та клінічні випробування. Доступ тут.
- джерело: https://www.nanowerk.com/spotlight/spotid=64280.php
- : має
- :є
- :де
- 1
- 10
- 11
- 13
- 19
- 31
- 32
- 7
- 8
- 9
- a
- здатність
- через
- адаптивний
- Додатковий
- Додатково
- просунутий
- спрямований
- ВСІ
- Дозволити
- Серед
- an
- та
- застосування
- ПЛОЩА
- навколо
- AS
- At
- привабливий
- автор
- b
- Бактерії
- бар'єр
- BE
- ставати
- перед тим
- користь
- Бергер
- За
- біологія
- порожній
- книги
- Межі
- прорив
- мостові
- побудований
- але
- by
- прийшов
- CAN
- обережно
- Клітини
- Центр
- характеристика
- хімікалії
- хімія
- китайський
- клас
- співтовариство
- порівнянний
- задуманий
- концепція
- робить висновок
- Умови
- містити
- містяться
- контроль
- контроль
- може
- аналоги
- створений
- настроюється
- цикл
- Дата
- розгортання
- дизайн
- призначений
- Дизайнерка
- конструкцій
- напрямки
- зруйнований
- розвиненою
- розробка
- події
- діагностичний
- Різне
- ДНК
- домен
- домени
- dr
- управляти
- Засуха
- два
- під час
- кожен
- з'являються
- включіть
- дозволяє
- інкапсульований
- заохочує
- інженерії
- підвищена
- навколишній
- екологічно
- середовищах
- Епоха
- Навіть
- врешті-решт
- захоплюючий
- вихід
- розширюється
- дослідження
- заводи
- риси
- в кінці кінців
- результати
- для
- сформований
- форми
- вперед
- крихкість
- каркаси
- від
- Виконати
- функціональний
- Функції
- далі
- майбутнє
- генетичний
- гігант
- GIF
- надавати
- Надання
- Group
- Рости
- Зростання
- Зростання
- гість
- Мати
- охорона здоров'я
- глашатаї
- Високий
- дуже
- тримати
- тримає
- житло
- Як
- How To
- HTTPS
- людина
- if
- зображення
- величезний
- Impact
- in
- інкубований
- промислові
- інноваційний
- всередині
- натхнення
- натхненний
- установи
- інтегрувати
- цілісність
- інтер'єр
- внутрішній
- в
- IT
- приєднатися
- подорож
- JPG
- просто
- lab
- лабораторія
- Labs
- великий
- в значній мірі
- запуск
- вести
- життя
- як
- обмеженою
- життя
- логотип
- давня
- made
- Робить
- управління
- виробництво
- матеріал
- Матеріали
- Матерія
- засоби
- механізм
- Медіа
- медицина
- метал
- Майкл
- Середній
- модифікований
- Більше того
- ім'я
- нанотехнології
- Природний
- природа
- Нові
- вузли
- зараз
- Короткий огляд
- of
- Нафта
- on
- один раз
- тільки
- or
- органічний
- Інше
- наші
- над
- окислювальний
- Папір
- виконувати
- дозвіл
- фаза
- PHP
- завод
- рослин
- Платформи
- plato
- Інформація про дані Платона
- PlatoData
- володіти
- можливостей
- потенціал
- необхідність
- підготовлений
- нині
- збереження
- процес
- Production
- запрограмований
- прогрес
- видатний
- обіцянку
- властивості
- запропонований
- захист
- захищений
- Захисні
- Білки
- забезпечує
- публікувати
- опублікований
- видавець
- Натискання
- Випромінювання
- ставки
- досягати
- Реальний світ
- Реальність
- звільнити
- випущений
- залишатися
- репортер
- представляє
- дослідження
- Дослідники
- переробити
- пружність
- Реагувати
- ролі
- королівський
- наука
- науковий
- насіння
- Насіння
- Здається,
- обраний
- селективний
- сенс
- Чутливість
- налаштування
- сильно
- Поділитись
- Склад
- Щит
- Повинен
- показ
- навички
- суспільство
- Рішення
- Простір
- освоєння космосу
- космічний корабель
- спеціалізований
- конкретний
- Прожектор
- стояти
- структурний
- структура
- боротьба
- Успішно
- такі
- запас
- поверхню
- Навколо
- Sustainability
- синтетичний
- система
- снасті
- взяття
- Мета
- команда
- Технології
- Технологія
- як правило,
- Що
- Команда
- Майбутнє
- їх
- потім
- терапевтичні засоби
- Ці
- це
- три
- Процвітати
- час
- тканини
- до
- інструменти
- трек
- переходи
- перевезення
- лікування
- дерево
- Типи
- не в змозі
- непередбачуваний
- до
- Updates
- URL
- використання
- змінна
- суду
- візуально
- вода
- ДОБРЕ
- були
- коли
- який
- в той час як
- з
- світі
- ще
- дали
- ви
- вашу
- зефірнет
- Чжун