MIT tworzy "żyjący materiał"

[KopalniaWiedzy.pl 357]

Inżynierowie z MIT-u zainspirowani naturalnymi materiałami, jak np. kości składające się zarówno z minerałów jak i żywych komórek, stworzyli „żyjący materiał”. Zmusili oni bakterie do produkcji biofilmu, w którym można umieścić materię nieożywioną, jak nanocząsteczki złota czy kropki kwantowe. Taka struktura łączy zalety obu światów – ożywionego z jego zdolnością do reagowania na oddziaływania środowiskowe czy tworzenia molekuł oraz nieożywionego i oferowanych przezeń możliwości takich jak przewodnictwo elektryczne czy emisja światła.

Profesor Timothy Lu, jeden z autorów artykułu opisującego „żyjące materiały” stwierdził, że tego typu struktury mogą w przyszłości posłużyć do tworzenia ogniw fotowoltaicznych, samonaprawiających się materiałów czy czujników środowiskowych. Nasz pomysł polega na połączeniu materii ożywionei i nieożywionej i stworzenie hybrydowych materiałów zawierających żywe komórki - mówi.

Naukowcy wybrali do swojego materiału bakterie Escherichia coli, gdyż w naturalny sposób tworzy ona biofilmy zawierające proteinowe „włókna” ułatwiające przyczepianie się jej do powierzchni. Każde z takich białek zawiera powtarzający się łańcuch CsgA, który można modyfikować dodając peptydy. Do peptydów można z kolei doczepiać materię nieożywioną. Co więcej, pod wpływem różnych czynników zewnętrznych E.coli produkuje różne „włókna”, dzięki czemu naukowcy mogą odpowiednio dobrać ich właściwości, tworząc biofilmy zawierające kwantowe kropki, niewielkie kryształy czy nanocząstki złota. Uczonym udało się też wymusić na komórkach E.coli by komunikowały się ze sobą i zmieniały w czasie budowę biofilmu.

Aby tego dokonać naukowcy najpierw wyłączyli E.coli naturalną zdolność do produkcji CsgA. Następnie geny odpowiedzialne za produkcję CsgA zastąpili zmodyfikowanymi przez siebie genami produkującymi CsgA w odpowiednich warunkach, szczególnie wówczas, gdy obecna była molekuła AHL. Dzięki temu, kontrolując poziom AHL w środowisku, w którym przebywały komórki, mogli kontrolować produkcję CsgA.

Później stworzyli E.coli zmodyfikowane tak, by produkowały CsgA oznaczone peptydami złożonymi z histydyny. Powstawały one tylko w obecności molekuły Tc. Oba typy E.coli można hodować w ramach jednej kolonii i kontrolować skład biofilmu manipulując poziomami AHL i Tc. Jeśli w środowisku obecne są obie molekuły, biofilm zawiera zarówno oznaczone jak i nieoznaczone CsgA. Gdy do środowiska dodamy nanocząsteczki złota, zostaną one przechwycone przez histydynę, i powstaną z nich przewodzące prąd rzędy złotych nanokabli.

Dzięki wymuszeniu komunikacji pomiędzy E.coli możliwa jest zmiana struktury takiego materiału.

« powrót do artykułu