Nanoenkapsułowanie bakterii rozkładających ropę
Badanie bionanotechnologii skupia się na strukturach funkcjonalnych integrujących szeroki zakres nanomateriałów z wielokomórkowymi zespołami, komórkami lub makroczasteczkami.
(a, b) Docelowy ruch komórek był ułatwiony przez zewnętrzne pole magnetyczne (w środowisku ciekłym); (c) opadanie magnetycznie skoncentrowanych komórek; (d) docelowy ruch i rozrost komórek magnetycznie skoncentrowanych na utwardzonej powierzchni (ilustracja przedstawia komórki na powierzchni w powiększeniu). (Zdjęcie: z publikacji naukowej)
W przypadku inżynierii powierzchni, ściany komórki z warstwami polimerów i/lub nanometryczne cząstki są funkcjonalizowane i zostały szeroko użyte do modyfikowania podstawowych właściwości komórek drobnoustrojów. Enkapsulacja komórek umożliwia fabrykację żywych komórek drobnoustrojów za pomocą magnetycznych nanocząstek na ściany komórki, co naśladuje naturalne bakterie magnetotaktyczne.
Badacze z Kazańskiego Uniwersytetu Państwowego i Uniwersytetu Technicznego w Louisianie postanowili zbadać bakterie morskie Alcanivorax borkumensis pod względem organizmów docelowych w inżynierii powierzchni komórki z użyciem nanocząstek magnetycznych.
Powody takiego wyboru to - (a) Bakterie rozkładające hydrowodór to ważne narzędzie do usuwania skutków wycieku ropy na morzu oraz mogą być prawdopodobnie stosowane w przemysłowych bioreaktorach przetwarzania ropy, sprawiając, że zewnętrzne zabiegi magnetyczne są praktycznie odpowiednie dla tych komórek; (b) A. borkumensis to morskie gatunki Gram-ujemne, które mają umiarkowanie delikatne i cienkie ściany, dlatego inżynieria ścian komórek tych bakterii jest skomplikowana.
Nadanie bakteriom rozkładającym ropę funkcjonalności magnetycznej jest niezwykle ważne dla tłumienia ich właściwości i zwiększenia zakresu praktycznego zastosowania.
Stosując nanocząstki pokryte polikationem, udało się przeprowadzić inżynierię powierzchni komórki. Jest to szybki i łatwy proces, który wykorzystuje bezpośrednie osadzanie się dodatnio naładowanych nanocząstek tlenku żelaza na komórkach drobnoustrojów podczas krótkiej inkubacji w wyższych stężeniach nanocząstek.
Ściany komórek bakterii Gram-ujemnych zbudowane są z cienkiej warstwy peptydoglikanu znajdującej się między wewnętrzną błoną komórkową a zewnętrzną błoną. Lipopolisacharydy nadają komórkom pełny ładunek ujemny, dzięki czemu cząstki kationowe przylegną do ścian komórek za pomocą oddziaływań elektrostatycznych.
A. borkumensis to podłużna bakteria gram-ujemna o średnicy 0,5 μm pokryta 70–100 nm warstwami magnetytu. Proces osadzania nanocząstek został przeprowadzony z najwyższą starannością w celu zagwarantowania żywotności namagnetyzowanych komórek.
Rozwój biofilmów na powierzchni hydrofobowej jest niezwykle ważną cechą komórek A. borkumensis. W ten sposób w naturalnym środowisku komórki przylegają do kropli ropy.
Dlatego jakakolwiek zmiana powierzchni komórek nie może zmniejszać ich zdolności do przylegania i mnożenia się w formie biofilmów. Badacze zaobserwowali powiązane modele rozwoju biofilmów w każdym badanym stężeniu nanocząstek magnetytu PAH. Namagnetyzowane komórki były zdolne do powielania typowej aktywności fizjologicznej.
Źródło: http://www.azonano.com/news.aspx?newsID=34877
Tagi: nanoenkapsułowanie, bakterie, ropa
wstecz Podziel się ze znajomymi