Inginerii creează „materiale vii” – inspirate din cultura simbiotică folosită la prepararea ceaiului de kombucha

Inginerii au dezvoltat o nouă modalitate de a produce materiale solide și funcționale folosind un amestec de bacterii și drojdie similar cu „mama kombucha” folosită pentru fermentarea ceaiului. Credit: Chenfu Xsing

O cultură simbiotică de drojdii și bacterii specializate poate crea materiale solide capabile să îndeplinească o varietate de funcții.

Ingineri Cu și London Imperial College a dezvoltat o nouă metodă de producere a unor materiale solide, funcționale, folosind un amestec de bacterii și drojdie similar cu „mama kombucha” folosită pentru fermentarea ceaiului.

Folosind acest amestec, cunoscut și sub numele de SCOBY (o cultură simbiotică de bacterii și drojdii), cercetătorii au reușit să producă celuloză cu enzime care pot îndeplini diverse funcții, cum ar fi detectarea poluanților din mediu. De asemenea, au arătat că prin adăugarea drojdiei direct la material, ar putea fi utilizată pentru purificarea apei sau crearea „materialelor vii” pentru a crea materiale de ambalare „inteligente” care să detecteze daunele.

„În viitor, intenționăm să creștem o varietate de materiale acasă sau în fabricile locale de fabricație, folosind mai degrabă biologia decât producția centralizată intensivă în resurse”, a declarat Timothy Lu, profesor asociat de electrotehnică și informatică și inginerie biologică.

Lu și Tom Ellis, profesori de bioinginerie la Londra și Imperial College, sunt principalii autori ai articolului, publicat pe 11 ianuarie 2021. Materiale naturale. Autorii principali ai statutului sunt studenții absolvenți ai MIT Tzu-Chie Tang și Dr. Charlie Gilbert de la Universitatea Cambridge.

Diviziune a muncii

Acum câțiva ani, Lu Lab a dezvoltat o metodă de utilizare E coli creând biofilme combinate cu materiale precum nano de aur. Cu toate acestea, aceste filme sunt foarte mici și subțiri, ceea ce le face dificil de utilizat în aplicații pe scară largă. Într-un nou studiu, cercetătorii au început să găsească o modalitate de a utiliza microbii pentru a produce cantități mari de materiale importante.

S-au gândit să creeze o populație microbiană de tip mama kombucha, care să fie un amestec de anumite tipuri de bacterii și drojdie. Aceste plante de fermentare, care conțin de obicei un tip de bacterii și unul sau mai multe tipuri de drojdie, produc etanol, celuloză și oțet. acid, care conferă o aromă specială acestui ceai de kombucha.

SynSCOBY

Folosind bacteriile și drojdiile conținute în ciupercă, inginerii MIT pot crea „materiale vii”. Credit: Tzu-Chieh (Zijay) Tang

Multe dintre tulpinile de drojdie sălbatică utilizate pentru fermentare sunt dificil de modificat genetic, astfel încât cercetătorii le-au înlocuit cu tulpini de drojdie de laborator. Saccharomyces cerevisiae. Au combinat drojdia cu un tip de bacterii Komagataeibacter rhaeticusColegii lor de la Imperial College din Londra au separat anterior kombucha de mama sa. Această specie poate produce cantități mari de celuloză.

Deoarece cercetătorii au folosit drojdie de laborator, ar putea proiecta celulele pentru a face orice lucru pe care drojdiile de laborator l-ar putea face, cum ar fi producerea enzimelor care strălucesc în întuneric sau detectarea contaminanților din jur. Odată ce contaminanții cu drojdie sunt detectați, aceștia pot fi programați pentru a le descompune.

Material celulozic solid

Cercetătorii ridică o foaie din propriul material, celuloză dură care poate fi absorbită de enzime sau celule vii. Credit: Tzu-Chieh (Zijay) Tang

În același timp, bacteriile din cultură produc cantități mari de celuloză dură pentru a servi drept schelă. Cercetătorii și-au dezvoltat propriul sistem pentru a controla dacă drojdia în sine sau enzimele pe care le produc sunt încorporate în celuloză. Durează doar câteva zile pentru ca materialul să crească și, dacă este lăsat suficient de mult, se poate îngroșa pentru a ocupa mai mult spațiu decât cada.

„Credem că este un sistem bun, foarte ieftin și foarte ușor de produs în cantități foarte mari”, a spus Tang. „Este de cel puțin o mie de ori mai mult decât materialul respectiv E coli sistem “.

Doar adăugați ceai

Pentru a demonstra potențialul unei culturi microbiene numită Syn-SCOBY, cercetătorii au creat un material care conține drojdie care detectează estradiolul, care este uneori un poluant pentru mediu. Într-o altă versiune, au folosit o tulpină de drojdie care a produs o proteină strălucitoare numită luciferază atunci când a fost expusă la lumina albastră. Aceste drojdii pot fi înlocuite cu alte tulpini care detectează alți contaminanți, metale sau agenți patogeni.

Cultura poate fi cultivată într-un mediu tipic de drojdie, pe care cercetătorii l-au folosit în mare parte din cercetările lor, dar au dovedit, de asemenea, că poate crește în ceai cu zahăr. Cercetătorii consideră că culturile pot fi adaptate pentru ca oamenii să le folosească la cultivarea filtrelor de apă sau a altor materiale utile acasă.

„Toată lumea o poate face în propria bucătărie sau acasă”, spune Tang. „Nu trebuie să fii expert. Ai nevoie doar de zahăr, ai nevoie de ceai pentru a furniza substanțe nutritive și ai nevoie de o bucată de mamă Syn-SCOBY. ”

Referință: „Materiale vii cu proprietăți funcționale programabile din cultura microbiană” create de Charlie Gilbert, Tzu-Chieh Tang, Wolfgang Ott, Brendon A. Dorr, William M. Shaw, George L. Sun, Timothy K. Lu și Tom Ellis “. , 11 ianuarie 2021, Materiale naturale.
DOI: 10.1038 / s41563-020-00857-5

Studiul a fost finanțat parțial de Biroul de Cercetare al Armatei SUA, Institutul Soldat pentru Nanotehnologie MIT și Fondul de semințe MIT-MISTI MIT-Imperial College London. Tang a fost sprijinit de MIT J-WAFS Fellowship.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Apneea obstructivă în somn este frecventă la persoanele cu tulburări cognitive – este tratabilă

O tulburare de somn tratabilă în mod obișnuit la persoanele cu probleme de gândire și memorie. Apnee obstructivă în somn - respirația se oprește de...

Oamenii de știință dezvăluie cheia creșterii musculare adecvate

Analiza imunofluorescenței unui grup de celule stem proliferante asociate cu fibre musculare (gri). Celulele stem produc Dll1 (roșu) și MyoD (verde). Două...

ExoMars Orbiter surprinde fermitatea la locul de aterizare al craterului Mars Jezero

ESA-Roscosmos Trace Gas Orbiter a observat vehiculul NASA Perseverance Mars 2020, împreună cu o parașută și o carapace spate, un scut termic și o...

Reglarea cuantică în grafen avansează era comunicațiilor fără fir Terahertz de mare viteză

Tunelare cuantică. Credit: Daria Sokol / Biroul de presă MIPT Oamenii de știință de la MIPT, Universitatea Pedagogică de Stat din Moscova și Universitatea...

Utilizarea moleculelor vibrante pentru a investiga proprietățile undelor materiei

Ionii moleculari HD + (perechi de puncte galbene și roșii) într-o capcană de ioni (gri) sunt iradiați de o undă laser (roșu). Acest...

Newsletter

Subscribe to stay updated.