Внутрішня стійкість біоплівок до умов навколишнього середовища робить їх привабливою платформою для біокаталізу, біоремедіації, сільського господарства чи здоров’я споживачів. Однак однією з головних проблем у цих сферах є те, що корисні бактерії не обов’язково здатні добре утворювати біоплівки.
Генна інженерія зазвичай вирішує цю проблему, але вчені з Бірмінгемський університетШкола хімічної інженерії США розкрила новий метод підвищення ефективності біокаталізу.
Вчені визначили та перевірили бібліотеку синтетичних полімерів на їх здатність індукувати утворення біоплівки в E. coli. E. палички це бактерія, яка зазвичай використовується в біокаталізі.
У цьому скринінгу використовувався штам E. coli (MC4100), який широко використовується у фундаментальній науці для вивчення генів і білків і, як відомо, погано утворює біоплівки порівняно з іншим штамом E. coli, PHL644, ізогенним штамом, отриманим в результаті еволюції, який є хороший утворювач біоплівки.
Хімічні речовини, які є найбільш ефективними для сприяння розвитку біоплівки, були визначені за допомогою цього скринінгу. Помірно катіонні полімери були перевершені гідрофобними полімерами, тоді як ароматичні та гетероароматичні похідні значно перевершили порівнювані аліфатичні полімери.
Моніторинг біомаси та біокаталітичної активності обох штамів, інкубованих у присутності цих полімерів, показав, що MC4100 відповідає і навіть перевершує PHL644.
Висновки показали, що полімери осідають у розчині та діють як коагулянти, стимулюючи природний процес, званий флокуляцією, який спонукає бактерії утворювати біоплівки.
Доктор Франсіско Фернандес Трілло зі Школи хімії* сказав: «Ми досліджували широкий хімічний простір і визначили найефективніші хімічні речовини та полімери, які підвищують біокаталітичну активність E. coli, робочої конячки в біотехнології. Це призвело до створення невеликої бібліотеки синтетичних полімерів, які збільшують утворення біоплівки при використанні в якості простих добавок до мікробної культури. Наскільки нам відомо, наразі не існує методів, які б забезпечили таку простоту та універсальність при просуванні біоплівок для корисних бактерій».
«Ці синтетичні полімери можуть обійти необхідність введення ознак для формування біоплівки за допомогою редагування генів. Це дорого, займає багато часу, не підлягає обороту, і для його реалізації потрібен фахівець із мікробіології. Ми вважаємо, що цей підхід має вплив не тільки на біоплівки для біокаталізу. Подібна стратегія може бути використана для ідентифікації полімерів-кандидатів для інших мікроорганізмів, таких як пробіотики або дріжджі, і розробки нових застосувань у харчовій науці, сільському господарстві, біоремедіації або охороні здоров’я».
Довідка з журналу:
- Паван Адоні, Андрій Романюк та ін. Індуковані полімерами біоплівки для посиленого біокаталізу. Матер. Гориз., 2022. DOI: 10.1039/D2MH00607C
