Ngày 19 tháng 2023 năm XNUMX (Tiêu điểm Nanowerk) Vi khuẩn biến đổi gen có tiềm năng đáng kinh ngạc như các nhà máy sống, công cụ chẩn đoán, chất làm sạch môi trường, v.v. Tuy nhiên, bất chấp tất cả những hứa hẹn của mình, những sinh vật này phần lớn vẫn bị giới hạn trong môi trường phòng thí nghiệm được kiểm soát cẩn thận, không thể phát triển trong điều kiện môi trường sống tự nhiên và công nghiệp luôn thay đổi. Tính dễ vỡ của các tế bào được thiết kế đã hạn chế nghiêm trọng tác động trong thế giới thực của chúng trong các lĩnh vực sản xuất, chăm sóc sức khỏe, tính bền vững và khám phá không gian, nơi các giải pháp vi sinh vật có thể thúc đẩy tiến bộ to lớn.
Giờ đây, một vật liệu lai sinh học khéo léo được phát triển bởi các nhà nghiên cứu tại các tổ chức nổi tiếng của Trung Quốc cuối cùng đã cung cấp một phương tiện để bao bọc chắc chắn các vi khuẩn biến đổi để vận chuyển an toàn và phóng thích có chọn lọc. Cái gọi là “hạt giống sống” của chúng tích hợp các bào tử vi khuẩn cứng bên trong lớp vỏ bảo vệ được xây dựng từ khung hữu cơ kim loại, một loại vật liệu xốp kết tinh có khả năng thích ứng cao. Các tàu chuyên dụng này bảo vệ các vi khuẩn thiết kế khỏi các cuộc tấn công của môi trường, cấp quyền kiểm soát chính xác việc triển khai sinh vật và có thể khởi đầu một kỷ nguyên mới nơi các vi khuẩn được cải tiến về mặt di truyền hành trình để định hình lại thực tế.
Các nhà nghiên cứu đã công bố phát hiện của họ trên Vật liệu tiên tiến (“Vật liệu hạt giống sống được làm bằng khung kim loại–hữu cơ được đóng gói Bacillus Subtilis Bào tử”).
Bằng cách đóng gói biến đổi gen Bacillus subtilis bào tử bên trong khung kim loại hữu cơ (MOF), các nhà nghiên cứu đã tạo ra các hạt “hạt giống sống” bảo vệ vi khuẩn trong điều kiện khắc nghiệt đồng thời cho phép giải phóng có kiểm soát vào môi trường phát triển. Bước đột phá này đã giải quyết rào cản lâu dài đối với công nghệ sinh vật biến đổi gen (GMO), có xu hướng hoạt động tốt trong phòng thí nghiệm nhưng lại gặp khó khăn trong môi trường thế giới thực không thể đoán trước.
Sơ đồ thể hiện thiết kế của vật liệu hạt giống sống lấy cảm hứng từ sự phát triển của một cây khổng lồ từ hạt giống cây trồng. a) Vòng đời của hạt giống cây trồng từ nguyên liệu tự nhiên; nội nhũ của thực vật hạt kín tạo thành cấu trúc lõi-vỏ của hạt bao quanh vỏ quả trong quá trình phát triển hạt. Trong môi trường giàu dinh dưỡng mong muốn, hạt giống có thể phát triển thành một cây khổng lồ. b) Lấy cảm hứng từ hạt giống cây trồng, đề xuất phát triển bào tử bao bọc MOF làm nguyên liệu hạt giống sống. Các bào tử của vi khuẩn được thiết kế có thể được gói gọn trong cấu trúc vỏ-lõi ZIF-8. Sau khi được chế tạo, vật liệu hạt giống sống này có thể đáp ứng với các điều kiện môi trường cụ thể và giải phóng các bào tử, sau đó các bào tử này cuối cùng sẽ nảy mầm thành vi khuẩn sống có chức năng với các đặc điểm được thiết kế sẵn. (In lại với sự cho phép của Wiley-VCH Verlag)
Nguồn cảm hứng cho những hạt giống sống đến từ thiên nhiên. Hạt giống cây trồng có chứa lớp phủ bảo vệ bên ngoài giúp che chắn các mô phôi khỏi những căng thẳng như hạn hán và bức xạ tia cực tím cho đến khi có điều kiện chín muồi để nảy mầm. Các nhà nghiên cứu nhằm mục đích tái tạo cơ chế thích ứng này bằng cách sử dụng MOF, một loại vật liệu xốp có khả năng tùy biến cao được hình thành từ các nút kim loại được bắc cầu bằng các phân tử liên kết hữu cơ.
MOF sở hữu các đặc tính hữu ích như diện tích bề mặt cao, tính toàn vẹn về cấu trúc và khả năng đáp ứng với môi trường. Những đặc điểm này làm cho MOF trở nên hấp dẫn đối với việc làm nhà ở cho B. biến đổi gen B. subtilis với các chức năng tiên tiến được lập trình trong DNA của chúng. B. subtilis được chọn do độ cứng và khả năng tái sinh thành vi khuẩn sinh dưỡng khi được nuôi dưỡng. Bằng cách biểu hiện các protein phát huỳnh quang trong bào tử, nhóm nghiên cứu có thể theo dõi trực quan quá trình chuyển đổi từ bào tử sang vi khuẩn.
Quá trình sản xuất hạt giống sống bao gồm việc đình chỉ các bào tử và ion kim loại trong những giọt nước nhỏ, nhũ hóa pha nước trong dầu, sau đó kết tủa lớp vỏ ZIF-8 MOF xốp xung quanh mỗi giọt. Điều này tạo ra các vi cầu rỗng, đồng nhất với các bào tử chứa trong khoảng trống bên trong. Các khối cầu bảo vệ các bào tử bên trong trong quá trình xử lý khắc nghiệt như nhiệt độ cao, chất tẩy oxy hóa và chiếu xạ tia cực tím để phá hủy các bào tử không được che chắn. Tốc độ phân hủy của ZIF-8 phụ thuộc vào môi trường xung quanh, cho phép giải phóng bào tử được kích hoạt bởi chất dinh dưỡng có kiểm soát.
Các bào tử được giải phóng đã trưởng thành thành công thành vi khuẩn được thiết kế chức năng khi được ủ trong môi trường tăng trưởng. Để trình diễn, các nhà nghiên cứu đã chuẩn bị những hạt giống sống chứa B. subtilis được thiết kế để cảm nhận các hóa chất IPTG và axit cuminic. Sau khi giải phóng, vi khuẩn lấy lại khả năng phản ứng với các hóa chất mục tiêu ở ngưỡng nhạy cảm tương đương với các vi khuẩn không được bao bọc.
Việc bảo tồn và phục hồi các vi khuẩn được biến đổi gen được kiểm soát về mặt môi trường như vậy mang lại những khả năng thú vị cho các công nghệ vi sinh vật hiện chỉ giới hạn ở các môi trường được kiểm soát như nhà máy và phòng thí nghiệm. Bằng cách tăng cường khả năng phục hồi, các mạch chứa hạt giống sống có thể cho phép các GMO chức năng thực hiện vai trò ở những vị trí không thể đoán trước như hệ tiêu hóa của con người, nguồn cung cấp nước bị ô nhiễm và thậm chí cả địa hình ngoài Trái đất nếu tàu vũ trụ chứa đầy bào tử đến các thế giới khác. Ngoài ra, khái niệm hạt giống sống nên khái quát hóa cho các loại vi sinh vật khác có khả năng biến đổi gen và hình thành bào tử.
Nghiên cứu này thể hiện sự kết hợp mang tính đột phá giữa sinh học tổng hợp và khoa học vật liệu. Nền tảng hạt giống sống sẽ mang lại lợi ích cho các ứng dụng mới nổi của vi khuẩn được biến đổi gen trong các lĩnh vực sản xuất, trị liệu, quản lý môi trường và khám phá không gian. Với tư cách là tác giả chính Dr.
– Michael là tác giả của ba cuốn sách của Hiệp hội Hóa học Hoàng gia:
Xã hội Nano: Đẩy mạnh ranh giới của công nghệ,
Công nghệ nano: Tương lai nhỏ bévà
Nanoengineering: Các kỹ năng và công cụ làm cho công nghệ vô hình
Bản quyền ©
Công Ty TNHH Nanowerk
Trở thành tác giả khách mời của Spotlight! Tham gia nhóm lớn và đang phát triển của chúng tôi những người đóng góp cho khách. Bạn vừa xuất bản một bài báo khoa học hoặc có những phát triển thú vị khác để chia sẻ với cộng đồng công nghệ nano? Đây là cách xuất bản trên nanowerk.com.
- Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Trao quyền cho chính mình. Truy cập Tại đây.
- PlatoAiStream. Thông minh Web3. Kiến thức khuếch đại. Truy cập Tại đây.
- Trung tâmESG. Than đá, công nghệ sạch, Năng lượng, Môi trường Hệ mặt trời, Quản lý chất thải. Truy cập Tại đây.
- PlatoSức khỏe. Tình báo thử nghiệm lâm sàng và công nghệ sinh học. Truy cập Tại đây.
- nguồn: https://www.nanowerk.com/spotlight/spotid=64280.php
- : có
- :là
- :Ở đâu
- 1
- 10
- 11
- 13
- 19
- 31
- 32
- 7
- 8
- 9
- a
- có khả năng
- ngang qua
- thích nghi
- thêm vào
- Ngoài ra
- tiên tiến
- nhằm vào
- Tất cả
- Cho phép
- Giữa
- an
- và
- các ứng dụng
- KHU VỰC
- xung quanh
- AS
- At
- hấp dẫn
- tác giả
- b
- Vi khuẩn
- rào cản
- BE
- trở nên
- trước
- hưởng lợi
- Berger
- Ngoài
- sinh học
- trống
- Sách
- ranh giới
- bước đột phá
- bắc cầu
- xây dựng
- nhưng
- by
- đến
- CAN
- cẩn thận
- Tế bào
- Trung tâm
- đặc điểm
- hóa chất
- hóa học
- Trung Quốc
- tốt nghiệp lớp XNUMX
- cộng đồng
- so sánh
- hình thành
- khái niệm
- kết luận
- điều kiện
- chứa
- chứa
- điều khiển
- kiểm soát
- có thể
- đối tác
- tạo ra
- tùy biến
- chu kỳ
- Ngày
- triển khai
- Thiết kế
- thiết kế
- nhà thiết kế
- thiết kế
- khu
- bị phá hủy
- phát triển
- Phát triển
- phát triển
- chẩn đoán
- khác nhau
- dna
- miền
- lĩnh vực
- dr
- lái xe
- Hạn hán
- hai
- suốt trong
- mỗi
- mới nổi
- cho phép
- cho phép
- đóng gói
- khuyến khích
- thiết kế
- nâng cao
- môi trường
- môi trường
- môi trường
- Kỷ nguyên
- Ngay cả
- cuối cùng
- thú vị
- Ra
- mở rộng
- thăm dò
- nhà máy
- Tính năng
- Cuối cùng
- phát hiện
- Trong
- hình thành
- các hình thức
- Ra
- mong manh
- khung
- từ
- Hoàn thành
- chức năng
- chức năng
- xa hơn
- tương lai
- di truyền
- khổng lồ
- gif
- cấp
- cấp
- Nhóm
- Phát triển
- Phát triển
- Tăng trưởng
- Khách
- Có
- chăm sóc sức khỏe
- sứ giả
- Cao
- cao
- tổ chức
- giữ
- nhà ở
- Độ đáng tin của
- Hướng dẫn
- HTTPS
- Nhân loại
- if
- hình ảnh
- bao la
- Va chạm
- in
- ủ
- công nghiệp
- sáng tạo
- trong
- Cảm hứng
- lấy cảm hứng từ
- tổ chức
- tích hợp
- tính toàn vẹn
- nội thất
- nội bộ
- trong
- IT
- tham gia
- cuộc hành trình
- jpg
- chỉ
- phòng thí nghiệm
- phòng thí nghiệm
- Phòng thí nghiệm
- lớn
- phần lớn
- phóng
- dẫn
- Cuộc sống
- Lượt thích
- Hạn chế
- sống
- Logo
- lâu năm
- thực hiện
- Làm
- quản lý
- sản xuất
- vật liệu
- nguyên vật liệu
- chất
- có nghĩa
- cơ chế
- Phương tiện truyền thông
- y học
- kim loại
- Michael
- Tên đệm
- sửa đổi
- Hơn thế nữa
- tên
- công nghệ nano
- Tự nhiên
- Thiên nhiên
- Mới
- các nút
- tại
- Tóm lại
- of
- Dầu
- on
- hàng loạt
- có thể
- or
- hữu cơ
- Nền tảng khác
- vfoXNUMXfipXNUMXhfpiXNUMXufhpiXNUMXuf
- kết thúc
- oxy hóa
- Giấy
- thực hiện
- cho phép
- giai đoạn
- PHP
- cây
- nhà máy
- Nền tảng
- plato
- Thông tin dữ liệu Plato
- PlatoDữ liệu
- có
- khả năng
- tiềm năng
- cần
- chuẩn bị
- hiện nay
- bảo quản
- quá trình
- Sản lượng
- lập trình
- Tiến độ
- nổi bật
- lời hứa
- tài sản
- đề xuất
- bảo vệ
- bảo vệ
- bảo vệ
- Protein
- cung cấp
- xuất bản
- công bố
- nhà xuất bản
- Đẩy
- Bức xạ
- Giá
- đạt
- thế giới thực
- Thực tế
- phát hành
- phát hành
- vẫn
- phóng viên
- đại diện cho
- nghiên cứu
- nhà nghiên cứu
- định hình lại
- khả năng phục hồi
- Trả lời
- vai trò
- hoàng gia
- Khoa học
- khoa học
- hạt giống
- hạt giống
- dường như
- chọn
- chọn lọc
- ý nghĩa
- Độ nhạy
- thiết lập
- nghiêm trọng
- Chia sẻ
- Shell
- Lá chắn
- nên
- hiển thị
- kỹ năng
- Xã hội
- Giải pháp
- Không gian
- thám hiểm không gian
- tàu vũ trụ
- chuyên nghành
- riêng
- Spotlight
- đứng
- cấu trúc
- cấu trúc
- Đấu tranh
- Thành công
- như vậy
- vật tư
- Bề mặt
- Xung quanh
- Tính bền vững
- sợi tổng hợp
- hệ thống
- Các dụng cụ
- dùng
- Mục tiêu
- nhóm
- Công nghệ
- Công nghệ
- có xu hướng
- việc này
- Sản phẩm
- Tương lai
- cung cấp their dịch
- sau đó
- trị liệu
- Kia là
- điều này
- số ba
- Phát triển mạnh
- thời gian
- mô
- đến
- công cụ
- theo dõi
- chuyển tiếp
- vận chuyển
- phương pháp điều trị
- cây
- loại
- không thể
- không thể đoán trước
- cho đến khi
- Cập nhật
- URL
- sử dụng
- biến
- tàu
- trực quan
- Nước
- TỐT
- là
- khi nào
- cái nào
- trong khi
- với
- thế giới
- nhưng
- mang lại
- bạn
- trên màn hình
- zephyrnet
- Zhong