Biofilmien luontainen kestävyys ympäristöolosuhteita vastaan tekee niistä houkuttelevan alustan biokatalyysille, bioremediaatiolle, maataloudelle tai kuluttajien terveydelle. Yksi suurimmista haasteista näillä alueilla on kuitenkin se, että hyödylliset bakteerit eivät välttämättä ole hyviä biokalvon muodostuksessa.
Geenitekniikka yleensä ratkaisee tämän ongelman, mutta tutkijat Birminghamin yliopistoKemiantekniikan korkeakoulu on paljastanut uuden menetelmän tehostaa biokatalyysiä.
Tutkijat tunnistivat ja seuloivat synteettisten polymeerien kirjaston niiden indusointikyvyn suhteen biofilmin muodostuminen E. colissa. E. coli on bakteeri, jota käytetään yleisesti biokatalyysissä.
Tässä seulonnassa käytettiin E. coli -kantaa (MC4100), jota käytetään laajasti perustieteissä geenien ja proteiinien tutkimiseen ja jonka tiedetään olevan huono biofilmien muodostamisessa verrattuna toiseen E. coli -kantaan, PHL644:ään, isogeeniseen kantaan, joka on saatu evoluution kautta. hyvä biofilmin muodostaja.
Tällä seulonnalla tunnistettiin kemikaalit, jotka edistävät tehokkaimmin biofilmin kehitystä. Lievästi kationiset polymeerit ohittivat hydrofobiset polymeerit, kun taas aromaattiset ja heteroaromaattiset johdannaiset ylittivät merkittävästi vertailukelpoiset alifaattiset polymeerit.
Molempien näiden polymeerien läsnäollessa inkuboitujen kantojen biomassan ja biokatalyyttisen aktiivisuuden seuranta paljasti, että MC4100 vastasi PHL644:ää ja jopa suoriutui paremmin.
Löydökset osoittivat, että polymeerit saostuvat liuoksessa ja toimivat koagulantteina stimuloiden luonnollista prosessia nimeltä flokkulaatio, joka laukaisee bakteerit muodostamaan biofilmejä.
Tri Francisco Fernández Trillo kemian koulusta* sanoi: ”Tutkimme laajaa kemiallista tilaa ja tunnistimme parhaiten toimivia kemikaaleja ja polymeerejä, jotka lisäävät biotekniikan työhevosen E. colin biokatalyyttistä aktiivisuutta. Tämä on johtanut pieneen synteettisten polymeerien kirjastoon, jotka lisäävät biofilmin muodostumista, kun niitä käytetään yksinkertaisina lisäaineina mikrobiviljelyssä. Tietojemme mukaan tällä hetkellä ei ole olemassa menetelmiä, jotka tarjoaisivat tätä yksinkertaisuutta ja monipuolisuutta hyödyllisten bakteerien biofilmien edistämisessä."
"Nämä synteettiset polymeerit voivat ohittaa tarpeen ottaa käyttöön biofilmin muodostumisen ominaisuuksia geenimuokkauksen avulla. Se on kallista, aikaa vievää, peruuttamatonta ja vaatii mikrobiologian ammattitaitoisen henkilön toteuttamaan sen. Uskomme, että tällä lähestymistavalla on vaikutusta biofilmien lisäksi biokatalyysissä. Samanlaista strategiaa voitaisiin käyttää muiden mikro-organismien, kuten probioottien tai hiivojen, ehdokaspolymeerien tunnistamiseen ja uusien sovellusten kehittämiseen elintarviketieteessä, maataloudessa, bioremediatiossa tai terveydessä.
Lehden viite:
- Pavan Adoni, Andrey Romanyuk, et ai. Polymeeri-indusoidut biofilmit tehostamaan biokatalyysiä. Mater. Horiz., 2022. DOI: 10.1039/D2MH00607C
