Superliim pärast kestmudelit

Uuesti programmeeritud soolebakterid toodavad rannakarbipõhist veealust liimi

Rannakarbid on tõelised liimikunstnikud. © Pixabay / üldkasutatav
ettelugemist

Looduse poolt mahajäetud: teadlased on koostanud rannakarpide mudeli põhjal superliimi. Selleks programmeerisid nad soolebaktereid ümber, saades kleepuva valgu, mis hoiab rannakarbid tavaliselt merepõhjas. Clou: Aine kleepuvat toimet saab valguse abil täpselt sisse lülitada. Bioloogilist liimi võiks tulevikus kasutada näiteks katkiste luude liimimiseks.

Rannakarbid eelistavad elada mere turbulentsetes loodete ja riiulite piirkonnas. Seal peavad nad vastu pidama tugevatele hoovustele ja soolasele veele. Tõeline väljakutse. Kuna kestad saavad ellu jääda ainult siis, kui nad kinnituvad piisavalt kindlalt maapinnaga. Tänu leidlikule looduspatendile õnnestub neil seda teha isegi sellistes ebasoodsates tingimustes.

Nende saladus: rannakarbid tekitavad liimi, mida nad eritavad jalamil nn Byssusfädeni kujul. Selle valgu liimi kõige olulisem komponent on aminohape 3, 4-dihüdroksüfenüülalaniin, mida lühidalt nimetatakse "DOPA". See reageerib merevees levinud tingimustes, moodustades ristseotud molekulaarse maatriksi, mis võimaldab loomadel klammerduda peaaegu iga pinna külge.

Bakterid kui keemiatehas

Rannakarpide toodetud aine hämmastavad kleepuvad omadused on ka meditsiini jaoks huvitavad. Lõppude lõpuks on teadlased otsinud biosobivaid liime, mis võiksid kunagi nõelu, niite, plaate ja kruvisid asendada ja näiteks luude fragmente kokku kleepida. Bioliimi eraldamine kestast ja muudest looduslikest allikatest on ebaefektiivne, kallis ja seotud loomade kannatustega. Elegantne alternatiiv oleks liimi kunstlik tootmine.

Berliini Technische Universität Matthias Haufi juhitud teadlased on nüüd soolebakterite abiga edu saavutanud: nad on programmeerinud Escherichia coli idu tüved selliselt, et neid saab kasutada rannakarpide bioloogilise veealuse liimi tootmiseks. "Soolebakterid on niiöelda meie keemiatehas, millega koos superliimi valmistame, " ütleb Haufi kolleeg Nediljko Budisa. kuva

Küüntele modelleeritud liim TU Berlin

Aktiveeritakse valguse poolt

Esiteks tutvustasid teadlased spetsiaalselt modifitseeritud ensüümi Escherichia colis. Seejärel toitsid nad nii modifitseeritud baktereid aminohappega ONB-DOPA. Sellega seoses on tugeva nakkuvuse eest vastutavad dihüdroksüfenüülrühmad kaitstud ja seega inaktiivsed. Nagu meeskond selgitab, sarnaneb see kleebisega, mille isekleepuv pind on varustatud kaitsekilega. Uuesti programmeeritud bakter sisaldab seda kaitsvat aminohapet nüüd ise toodetud valkudesse, et saada kleepuv valk.

Trikk: Selle valgu splaissid on kaitstud, kuni need aktiveeritakse valguse poolt teatud lainepikkusel. Selle tulemusel kaotab kleepuv valk kaitsekile, selle kleepumiskohad muutuvad aktiivseks ja valku saab sihipäraselt kasutada liimina.

Uued võimalused meditsiini ja tööstuse jaoks

Selle tulemuseks on teadlastele kauaoodatud võimalused, näiteks purustatud luude või hammaste sidumiseks. "See strateegia pakub uusi viise DOPA-põhiste märgliimide valmistamiseks tööstuslikes ja biomeditsiinilistes rakendustes, millel on potentsiaal revolutsiooniliseks muuta luukirurgia ja haavade paranemine, " lõpetab Hauf veendunult. Selle äriidee realiseerimiseks on nüüd kavandatud ettevõtte sihtasutus. (ChemBioChem, 2017; doi: 10.1002 / cbic.201700327)

(Berliini Tehnikaülikool, 14.11.2017 - DAL)