工程粘附使細(xì)菌的程序化自組裝成為可能

2022年1月5日整理發(fā)布：中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院(SIAT)的研究人員報(bào)告了通過工程粘附進(jìn)行細(xì)菌種群的程序自組裝。

該研究于 12 月 21 日發(fā)表在《自然化學(xué)生物學(xué)》上。

工程生命材料 (ELM) 可以作為功能材料，重現(xiàn)自然生命系統(tǒng)的理想特性。ELM 最吸引人的特性之一是自我修復(fù)，因?yàn)樯锬さ姆庋b細(xì)胞可以隨著時(shí)間的推移自我再生和修復(fù)材料。

理論上，這種自我修復(fù)過程是由細(xì)胞生長引起的，需要數(shù)小時(shí)。然而，在涉及柔軟且貼合設(shè)備的應(yīng)用中，愈合過程需要在幾分鐘內(nèi)發(fā)生，這顯然比細(xì)胞周期快得多。

先前的研究報(bào)告了通過結(jié)合非共價(jià)相互作用(例如氫鍵)來設(shè)計(jì)快速自愈材料。受這一策略的啟發(fā)，來自 SIAT 的科學(xué)家們試圖用非共價(jià)結(jié)合基團(tuán)對(duì)每種細(xì)菌進(jìn)??行功能化，以通過將細(xì)菌粘附在一起來產(chǎn)生宏觀的活功能材料。

此前，David S. Glass 等人。開發(fā)了一種基于外膜錨定納米抗體 (Nb)-抗原 (Ag) 對(duì)的合成細(xì)菌細(xì)胞 - 細(xì)胞粘附工具箱。

使用這個(gè)工具箱，該團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了細(xì)胞以在其表面展示納米抗體或抗原，并在液體培養(yǎng)物中分別培養(yǎng)這些細(xì)胞。大量混合這兩個(gè)種群產(chǎn)生可加工的宏觀材料，稱為“細(xì)菌粘附的活組裝材料”(LAMBA)。

LAMBA 表現(xiàn)出比單個(gè)細(xì)胞(Nb 細(xì)胞或 Ag 細(xì)胞)更好的機(jī)械性能和可加工性，并且可以采用多種工程方法來制造宏觀或微觀物體。

通過在細(xì)胞外和細(xì)胞內(nèi)對(duì) LAMBA 進(jìn)行功能化，該材料能夠通過混合酶 - 無機(jī)順序催化降解有機(jī)磷農(nóng)藥或通過利用細(xì)胞外 - 細(xì)胞內(nèi)生物轉(zhuǎn)化合成海藻糖。

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