Biokilede olemuslik vastupidavus keskkonnatingimustele muudab need atraktiivseks platvormiks biokatalüüsi, bioremediatsiooni, põllumajanduse või tarbijate tervise jaoks. Üks peamisi väljakutseid nendes valdkondades on aga see, et kasulikud bakterid ei pruugi olla biokile moodustamisel head.
Geenitehnoloogia lahendab selle probleemi tavaliselt, kuid teadlased Birminghami ülikoolKeemiatehnika kool on avastanud uue meetodi biokatalüüsi tõhususe suurendamiseks.
Teadlased tuvastasid ja kontrollisid sünteetiliste polümeeride raamatukogu nende indutseerimisvõime osas biokile moodustumine in E. coli. E. coli on bakter, mida tavaliselt kasutatakse biokatalüüsis.
Sellel sõelumisel kasutati E. coli tüve (MC4100), mida kasutatakse laialdaselt fundamentaalteaduses geenide ja valkude uurimiseks ja mis on teadaolevalt kehv biokilede moodustamisel võrreldes teise E. coli tüvega PHL644, mis on evolutsiooni käigus saadud isogeenne tüvi. hea biokile moodustaja.
Selle sõelumise käigus tehti kindlaks kemikaalid, mis on biokile arengu soodustamisel kõige tõhusamad. Kergelt katioonseid polümeere ületasid hüdrofoobsed polümeerid, samas kui aromaatsed ja heteroaromaatsed derivaadid edestasid oluliselt võrreldavaid alifaatseid polümeere.
Nende polümeeride juuresolekul inkubeeritud mõlema tüve biomassi ja biokatalüütilise aktiivsuse jälgimine näitas, et MC4100 sobis ja isegi ületas PHL644.
Leiud näitasid, et polümeerid sadestuvad lahuses ja toimivad koagulantidena, stimuleerides loomulikku protsessi, mida nimetatakse flokulatsiooniks, mis käivitab bakterid biokilede moodustamiseks.
Dr Francisco Fernández Trillo keemiakoolist* ütles: „Uurisime laia keemiaruumi ja tuvastasime kõige paremini toimivad kemikaalid ja polümeerid, mis suurendavad biotehnoloogia tööhobuse E. coli biokatalüütilist aktiivsust. Selle tulemuseks on väike sünteetiliste polümeeride raamatukogu, mis suurendab biokile moodustumist, kui seda kasutatakse mikroobikultuuri lihtsate lisanditena. Meie teadmiste kohaselt ei ole praegu ühtegi meetodit, mis pakuks kasulike bakterite biokilede reklaamimisel seda lihtsust ja mitmekülgsust.
"Need sünteetilised polümeerid võivad mööda minna vajadusest juurutada biokile moodustumise tunnused geenide redigeerimise kaudu. See on kulukas, aeganõudev, pöördumatu ja selle rakendamiseks on vaja mikrobioloogias kvalifitseeritud inimest. Usume, et sellel lähenemisviisil on biokatalüüsi jaoks biokilede kõrval ka mõju. Sarnast strateegiat võiks kasutada ka teiste mikroorganismide, näiteks probiootikumide või pärmide kandidaatpolümeeride tuvastamiseks ja uute rakenduste väljatöötamiseks toiduaineteteaduses, põllumajanduses, bioremediatsioonis või tervishoius.
Ajakirja viide:
- Pavan Adoni, Andrey Romanyuk jt. Polümeerist indutseeritud biokiled täiustatud biokatalüüsi jaoks. Mater. Horiz., 2022. DOI: 10.1039/D2MH00607C
