A biofilmek belső ellenálló képessége a környezeti feltételekkel szemben vonzó platformmá teszi őket a biokatalízishez, a bioremediációhoz, a mezőgazdasághoz vagy a fogyasztók egészségéhez. Ezeken a területeken azonban az egyik fő kihívás, hogy a hasznos baktériumok nem feltétlenül jók a biofilm képzésben.
A géntechnológia általában megoldja ezt a problémát, de a tudósok a Birminghami EgyetemA School of Chemical Engineering egy új módszert mutatott be a biokatalízis hatékonyságának növelésére.
A tudósok szintetikus polimerek könyvtárát azonosították és szűrték indukálóképességük szempontjából biofilm képződés E. coliban. E. coli a biokatalízisben általánosan használt baktérium.
Ez a szűrés az alaptudományban széles körben használt E. coli törzset (MC4100) használtak gének és fehérjék tanulmányozására, és köztudottan nem tud biofilmet képezni egy másik E. coli törzshez, a PHL644-hez képest, amely egy evolúció útján nyert izogén törzs. jó biofilmképző.
A szűrés során azonosították azokat a vegyszereket, amelyek a leghatékonyabbak a biofilm fejlődésének elősegítésében. Az enyhén kationos polimereket a hidrofób polimerek előzték meg, míg az aromás és heteroaromás származékok jelentősen felülmúlták a hasonló alifás polimereket.
Az ezen polimerek jelenlétében inkubált mindkét törzs biomasszájának és biokatalitikus aktivitásának monitorozása azt mutatta, hogy az MC4100 megfelelt, sőt felülmúlta a PHL644-et.
Az eredmények azt mutatták, hogy a polimerek oldatban kicsapódnak, és koagulánsként működnek, serkentve a flokkulációnak nevezett természetes folyamatot, amely a baktériumokat biofilmek kialakítására készteti.
Dr. Francisco Fernández Trillo, a Kémiai Iskolából* mondta: „Széles kémiai teret tártunk fel, és azonosítottuk a legjobban teljesítő vegyi anyagokat és polimereket, amelyek növelik az E. coli, a biotechnológia igáslójának biokatalitikus aktivitását. Ennek eredményeként egy kis szintetikus polimerek könyvtára jött létre, amelyek növelik a biofilm képződését, ha egyszerű adalékanyagként használják a mikrobiális kultúrához. Legjobb tudomásunk szerint jelenleg nem léteznek olyan módszerek, amelyek ezt az egyszerűséget és sokoldalúságot biztosítanák a hasznos baktériumok biofilmjeinek népszerűsítéséhez.”
„Ezek a szintetikus polimerek megkerülhetik annak szükségességét, hogy génszerkesztéssel bevezessék a biofilm-képződéshez szükséges tulajdonságokat. Költséges, időigényes, visszafordíthatatlan, megvalósításához mikrobiológiában jártas szakemberre van szükség. Úgy gondoljuk, hogy ez a megközelítés a biokatalízis biofilmjein túl is hatással van. Hasonló stratégiát lehetne alkalmazni más mikroorganizmusok, például probiotikumok vagy élesztők számára jelölt polimerek azonosítására, valamint új alkalmazások kifejlesztésére az élelmiszertudományban, a mezőgazdaságban, a bioremediációban vagy az egészségügyben.
Journal Reference:
- Pavan Adoni, Andrey Romanyuk és mások. Polimer-indukált biofilmek a fokozott biokatalízishez. Mater. Horiz., 2022. DOI: 10.1039/D2MH00607C
