Лаборатория выращивает макроскопические модульные материалы из бактерий

Биоинженеры из Университета Райса создали сантиметровые, похожие на слизь колонии генетически модифицированных бактерий, которые самособираются снизу вверх. Их можно запрограммировать на поглощение загрязнителей из окружающей среды или катализ биологических реакций.

Исследование, опубликованное в Nature Communications, описывает создание гибких, адаптируемых инженерных живых материалов (engineered living materials, ELMs) с использованием бактерии Caulobacter crescentus в качестве биологического строительного блока.

Ключевые достижения:

• Масштаб: Получены материалы сантиметрового размера от клеток размером менее микрона, что означает коллективную организацию на четыре порядка величины.
• Автономность: Материалы (названные BUD-ELMs) самособираются в течение ~24 часов в колбе при встряхивании, не требуя сложного оборудования.
• Устойчивость: Материалы сохраняют жизнеспособность три недели при комнатной температуре без охлаждения.
• Функциональность: Продемонстрирована способность BUD-ELM удалять кадмий из раствора и проводить биологический катализ (ферментативное восстановление переносчика электронов для окисления глюкозы).
• Модульность: Бактерии модифицированы для экспрессии белка BUD (bottom-up de novo), который не только формирует материал, но и содержит метки для последующего функционализирования (оптические, электрические, механические и другие применения).

Перспективы:

• Экологическая реабилитация: Особенно в условиях с ограниченными ресурсами, так как C. crescentus требует мало питательных веществ. Одна из целей — создание материалов для удаления тяжелых металлов из воды с возможностью регенерации на месте.
• Фундаментальная наука: Исследователи хотят проверить, можно ли открытые принципы сборки применить к другим, более распространенным бактериям.

Материал сочетает высокую производительность, устойчивость и модульность, выступая платформой для создания множества функциональных материалов.