物理科技生物学-PHYICA

工程粘合使细菌的程序化自我组装成为可能

化学 2022-09-15 00:02:18

中国科学院李源 LAMBA具有优异的拉伸性能,是可穿戴设备或服装制造的理想材料

信用:SIAT 中国科学院深圳先进技术研究所(SIAT)的研究人员报道了通过工程粘附实现细菌群体的程序化自组装

这项研究发表在12月12日的《自然化学生物学》上

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工程生物材料可以作为功能材料,概括自然生物系统的理想特性

ELMs最吸引人的特性之一是自愈合,因为生物膜的包裹细胞可以随着时间的推移自再生和愈合材料

理论上,这种自愈过程是由细胞生长引起的,需要几个小时

然而,在涉及柔软和适形装置的应用中,愈合过程需要在几分钟内发生,这显然比细胞周期快得多

先前的研究已经报道了通过结合非共价相互作用如氢键来设计快速自修复材料

受这一策略的启发,来自SIAT的科学家试图用非共价结合基团将每种细菌功能化,从而通过将细菌粘附在一起产生宏观的活性功能材料

前情提要

Glass等人

开发了基于外膜锚定纳米体-抗原对的合成细菌细胞-细胞粘附工具箱

利用这个工具箱,研究小组设计了细胞,在它们的表面展示纳米体或抗原,并在液体培养物中分别培养这些细胞

大量混合这两种群体产生了可加工的宏观材料,称为“细菌粘附的活组装材料”(LAMBA)

LAMBA显示出比单个电池(铌电池或银电池)更好的机械性能和加工性能,并且可以经受多种工程方法来制造宏观或微观物体

通过在细胞外和细胞内功能化LAMBA,该材料能够通过混合酶-无机顺序催化降解有机磷酸酯农药,或者通过利用细胞外-细胞内生物转化合成海藻糖

LAMBA也能自愈

除了由细胞生长导致的自愈合过程之外,Nb-Ag对之间的粘附导致材料性能在几分钟内恢复

例如,切片的LAMBA在恢复后,可以在多次拉伸循环下保持其导电性

该团队组装了可拉伸的LAMBA传感器来检测生物电信号或生物力学信号

结果表明,可拉伸LAMBA应变传感器能够稳定可靠地报告手指关节弯曲,而传统的金膜可拉伸传感器由于手指关节变形较大而容易失效

LAMBA应变传感器功能正常,可连续一个月每天重复使用(25-150个手指弯曲周期)来监测手指关节弯曲

这项工作建立了一种通过细菌粘附来组装生物材料的新方法

来自高分子物理的灵感为细菌提供了非共价结合基团,可以在几分钟内自愈

遗传可编辑的细胞允许对活的功能材料进行灵活的编程,使得这些材料可以用于生物制造和生物修复

来源:由phyica.com整理转载自PH,转载请保留出处和链接!

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