Rekombinant E. coli som biofaktor til biosyntese af forskellige nanomaterialer

En metabolisk forskergruppe ved KAIST og Chung-Ang University i Korea har udviklet en rekombinant E. coli-stamme, der biosyntetiserer 60 nanomaterialer, der dækker 35 elementer på det periodiske system. Blandt elementerne, holdet kunne biosyntetisere 33 nye nanomaterialer for første gang, fremme design af nanomaterialer gennem biosyntese af enkelt- og flere elementer.

Undersøgelsen analyserede nanomaterialets biosynteseforhold ved hjælp af et Pourbaix -diagram til at forudsige frembringelighed og krystallinitet. Forskere studerede et Pourbaix -diagram for at forudsige de stabile kemiske arter af hvert element for nanomaterialebiosyntese ved forskellige niveauer af reduktionspotentiale (Eh) og pH. Baseret på Pourbaix -diagramanalyserne, reaktionens oprindelige pH blev ændret fra 6,5 ​​til 7,5, resulterer i biosyntese af flere krystallinske nanomaterialer, der tidligere var amorfe eller ikke syntetiserede.

Denne strategi blev udvidet til at biosyntetisere multi-element nanomaterialer. Forskellige enkelt- og flere-element nanomaterialer, der er biosyntetiseret i denne forskning, kan potentielt tjene som nye og nye nanomaterialer til industrielle applikationer, såsom katalysatorer, kemiske sensorer, biosensorer, bioimaging, levering af medicin, og kræftbehandling.

Dette studie, med titlen "Rekombinant Escherichia coli som en biofaktor for forskellige enkelt- og multi-element nanomaterialer, "blev offentliggjort online i Procedurer fra National Academy of Sciences ( PNAS ) den 21. maj.

En nylig vellykket biosyntese af nanomaterialer under milde forhold uden at kræve fysiske og kemiske behandlinger har udløst udforskning af den fulde biosyntesekapacitet i et biologisk system til fremstilling af en bred vifte af nanomaterialer samt til forståelse af biosyntesemekanismer for krystallinske versus amorfe nanomaterialer.

Der har været øget interesse for at syntetisere forskellige nanomaterialer, der endnu ikke er blevet syntetiseret til forskellige applikationer, herunder halvledende materialer, forbedrede solceller, biomedicinske materialer, og mange andre. Denne forskning rapporterer konstruktionen af ​​en rekombinant E. coli-stamme, der co-udtrykker metallothionein, et metalbindende protein, og phytochelatinsyntase, der syntetiserer det metalbindende peptid phytochelatin til biosyntese af forskellige nanomaterialer. Efterfølgende, en E. coli -stamme blev konstrueret til at producere en bred vifte af nanomaterialer, herunder dem, der aldrig er biosyntetiseret før, ved at bruge 35 individuelle elementer fra det periodiske system og også ved at kombinere multi-elementer.

Fremstående professor Doh Chang Lee sagde, "En miljøvenlig og bæredygtig proces er af stor interesse for at producere nanomaterialer ved ikke kun kemiske og fysiske metoder, men biologisk syntese. Desuden er der har været stor opmærksomhed på at producere forskellige og nye nanomaterialer til nye industrielle applikationer. Dette er den første rapport, der forudsiger biosyntesen af ​​forskellige nanomaterialer, langt det største antal forskellige enkelt- og multi-elementer nanomaterialer. De strategier, der bruges til nanomaterialebiosyntese i denne forskning, vil være nyttige til yderligere at diversificere porteføljen af ​​nanomaterialer, der kan fremstilles. "