拜罗伊特大学 右上图:本研究中使用的磁性细菌磁螺菌的细胞示意图，显示了其磁小体颗粒的细胞内链
每个电池的长度在3到5微米之间
左下:单个磁小体，氧化铁核被膜包裹
来自外来生物的不同功能群被遗传融合到磁小体膜的特定蛋白质上
信用:弗兰克·米科莱特/克拉丽莎·兰斯洛 磁性细菌可能很快被用于生产新型生物材料
拜罗伊特大学的一个微生物学小组由教授领导
医生
德克·舒勒为细菌的基因重组开发了一个模块化系统，从而将生物体转化为多功能磁性纳米粒子的细胞工厂，这些纳米粒子结合了各种有用的功能和特性
由于其优异的磁性和良好的生物相容性，这些纳米粒子有望成为生物医学和生物技术领域的新材料
在《小》杂志上，科学家们展示了他们的发现
从磁小体到多功能纳米粒子 磁螺菌的磁性细菌沿着地球磁场排列它们的游动行为
在细胞内，磁性纳米粒子，即磁小体，以链状方式排列，从而形成细胞内的指南针
每个磁小体由一个被膜包围的磁性氧化铁核组成
除了脂类，这种膜还含有多种不同的蛋白质
拜罗伊特大学的微生物学家现在已经成功地将源于各种外来生物的生物化学活性官能团与这些蛋白质结合起来
这里使用的方法始于负责膜蛋白生物合成的基因阶段
这些细菌基因与来自其他生物的外源基因融合，控制各自功能蛋白的产生
一旦基因被重新整合到基因组中，重新编程的细菌就会产生磁小体，这些磁小体显示这些永久安装在粒子表面的外来蛋白质
在该研究中，四个不同的官能团(即
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外来蛋白质)与膜蛋白偶联
这些酶包括来自霉菌的葡萄糖氧化酶，该酶已经在生物技术中使用，例如作为糖尿病疾病中的“糖传感器”
此外，一种来自水母的绿色荧光蛋白和一种来自大肠杆菌的产染料酶安装在磁小体的表面，这两种酶的活性很容易测量
第四个功能组是一个来自羊驼的抗体片段，它被用作一个多功能连接器
因此，包括磁小体超强磁化在内的所有这些特性都是由细菌遗传编码的
“利用这种遗传策略，我们对细菌进行了重新编程，使其产生磁小体，当受到紫外光照射时，磁小体会发出绿光，同时显示出新的生物催化功能
各种生化功能可以精确地安装在它们的表面
因此，来自活细菌的磁小体被转化成具有迷人功能和特性的多功能纳米粒子
此外，当粒子从细菌中分离出来时，它们仍然保持完全的功能——这可以通过利用它们固有的磁性来轻松实现，”领导该研究小组的德克·舒勒教授说
生物医学和生物技术应用的遗传工具包 磁小体的功能化绝不仅限于拜罗伊特微生物学家安装在颗粒表面的功能基团
相反，这些蛋白质很容易被其他功能取代，从而提供了一个高度通用的平台
因此，基因重组为设计磁小体表面开辟了广阔的前景
它为“基因工具箱”提供了基础，该工具箱允许生产定制的磁性纳米粒子，结合了不同的有用功能和特性
这些粒子每一个的大小都在3到5纳米之间
拜罗伊特微生物学家Dr
该研究的第一作者弗兰克·米克尔莱特
他指出了新生物材料的决定性优势:“以前的研究表明磁性纳米粒子可能对细胞培养无害
良好的生物相容性是粒子在生物医学中的未来应用的重要先决条件，例如作为磁共振成像技术中的造影剂或作为诊断中的磁传感器
例如，在未来，类似的粒子可能有助于检测和破坏肿瘤细胞
生物反应器系统是另一个应用领域
装有微小催化剂的磁性纳米粒子非常适合这一目的，并能实现复杂的生化过程
“表面显示不同官能团的纳米粒子有巨大的应用潜力，特别是在生物技术和生物医学领域
磁性细菌现在可以作为多功能纳米工具包的平台，激发合成生物学领域的科学创造力
这将引发更多有趣的研究方法，”微生物学家克拉丽莎·兰兹洛思补充道
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在拜罗伊特完成生物化学和分子生物学硕士论文期间，她作为合著者参与了这项新的研究
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