Ang mga Engineer ay Lumikha ng “Mga Kagamitan sa Pamumuhay” – May inspirasyon ng Kulturang Symbiotic na Ginamit sa Paggawa ng Kombucha Tea

Ang mga inhinyero ay nakagawa ng isang bagong paraan upang lumikha ng mga solid, functional na materyales na gumagamit ng isang halo ng bakterya at lebadura na katulad ng “ina kombucha” na ginamit upang gumawa ng tsaa. Kredito: Chenfu Hsing

Ang isang kulturang simbiotiko na nagdadalubhasa sa lebadura at bakterya ay maaaring makagawa ng matitigas na materyales na maaaring gumanap ng iba’t ibang mga pag-andar.

Mga inhinyero sa IBA pa at Imperial College London lumikha ng isang bagong paraan upang lumikha ng solid, magagamit na mga materyales gamit ang isang halo ng bakterya at lebadura na katulad ng “ina kombucha” na ginamit upang palaguin ang tsaa.

Gamit ang tambalang ito, na tinatawag ding SCOBY (kulturang simbiotiko ng bakterya at lebadura), ang mga mananaliksik ay nakabuo ng mga cellulose na naglalaman ng mga enzyme na nagsasagawa ng iba’t ibang mga pag-andar, tulad ng pagtuklas ng mga pollutant sa kapaligiran. Ipinakita rin nila na maaari silang direktang maglapat ng lebadura sa materyal, lumikha ng “mga materyales sa pamumuhay” na maaaring magamit upang linisin ang tubig o upang gawing mas madaling kapitan ng pinsala ang mga materyal na “balot”.

“Nakikita namin ang isang hinaharap kung saan ang iba’t ibang mga materyales ay maaaring lumago sa bahay o sa isang lokal na pasilidad sa produksyon, gamit ang biology kaysa sa pinagmulan ng sentralisadong pagmamanupaktura,” sabi ni Timothy Lu, isang kapwa propesor ng MIT sa electrical engineering at computer science at sa biological engineering.

Si Lu at Tom Ellis, isang propesor ng bioengineering sa Imperial College London, ay ang mga nakatatandang may-akda ng papel, na inilathala noong Enero 11, 2021, sa Mga Kagamitan sa Kalikasan. Mga nangungunang may-akda sa papel ay ang mag-aaral na nagtapos sa MIT na si Tzu-Chieh Tang at ang postdoc ng Cambridge University na si Charlie Gilbert.

Dibisyon ng trabaho

Maraming taon na ang nakalilipas, ang lab ni Lu ay bumuo ng isang paraan upang magamit ito E. coli upang lumikha ng mga biofilms na naglalaman ng mga materyales tulad ng gintong nanowire. Gayunpaman, ang mga pelikulang iyon ay napakaliit at payat, na nagpapahirap sa kanila na gamitin sa karamihan ng mga application. Sa bagong pag-aaral, nagsisimulang maghanap ang mga mananaliksik ng mga paraan upang magamit ang mga microbes upang makabuo ng mas maraming masaganang mga materyales.

Isinasaalang-alang nila ang paglikha ng isang populasyon ng microbe na katulad ng sa isang kombucha na ina, na kung saan ay isang halo ng mga tukoy na pagkakaiba-iba ng bakterya at lebadura. Ang mga pabrika na pagbuburo, na karaniwang naglalaman ng isang uri ng bakterya at isa o higit pang mga uri ng lebadura, ay gumagawa ng etanol, cellulose, at acetic acid. acid, na nagbibigay sa kombucha tea ng natatanging lasa nito.

SynSCOBY

Ang paggamit ng bakterya at lebadura na katulad ng matatagpuan sa kombucha, ang mga inhinyero ng MIT ay nakalikha ng “mga materyales sa pamumuhay.” Kredito: Tzu-Chieh (Zijay) Tang

Karamihan sa mga ligaw na patubo na lebadura na ginagamit para sa pag-ubos ay mahirap baguhin nang genetiko, kaya pinalitan sila ng mga mananaliksik ng ilang uri ng lebadura sa laboratoryo. Saccharomyces cerevisiae. Pinagsasama nila ang lebadura sa isang uri ng bakterya na tinatawag Komagataeibacter rhaeticus, na ang kanilang mga kasamahan sa Imperial College London ay dati nang naghiwalay mula sa isang kombucha na ina. Ang species na ito ay gumagawa ng maraming cellulose.

Dahil ang mga mananaliksik ay gumagamit ng ilang uri ng lebadura sa laboratoryo, maaari silang mag-engineer ng mga cell upang makagawa ng anumang mga produktong lebadura ng lab – halimbawa, gumawa ng mga enzyme na kumikinang sa dilim, o nakakakita mga pollutant sa kapaligiran. Maaari ring mai-program ang lebadura upang malinis nila ang mga mantsa matapos itong makita.

Mga Hard Material ng Hard Cellulose

Natuklasan ng mga mananaliksik ang isang plato ng kanilang materyal, isang matigas na selulusa na maaaring ma-encapsulate ng mga enzyme o buhay na mga cell. Kredito: Tzu-Chieh (Zijay) Tang

Samantala, ang mga bakterya sa kultura ay gumagawa ng malaking halaga ng matapang na selulusa upang magsilbing mga scaffold. Dinisenyo ng mga mananaliksik ang kanilang system upang makontrol kung ang lebadura mismo, o ang mga enzyme na ginawa nila, ay naka-embed sa istraktura ng cellulose. Kakailanganin lamang ng ilang araw upang mapalawak ang materyal, at kung natitirang sapat na oras, maaari itong makapal upang sakupin ang isang lugar na kasing laki ng isang bathtub.

“Sa palagay namin ito ay isang mahusay na sistema na napakamura at napakadaling gawin para sa maraming tao,” sabi ni Tang. “Ito ay hindi bababa sa isang libong beses na higit na materyal kaysa sa E. coli sistema “

Idagdag mo na lang ang tsaa

Upang maipakita ang potensyal ng kanilang kultura ng microbe, na tinawag nilang “Syn-SCOBY,” bumuo ang mga mananaliksik ng isang materyal na naglalaman ng lebadura na kilala bilang estradiol, na kung minsan ay matatagpuan bilang isang pollutant sa kapaligiran. Sa isa pang bersyon, gumagamit sila ng labis na dosis ng lebadura na gumagawa ng isang kumikinang na protina na tinatawag na luciferase kapag nahantad sa asul na ilaw. Ang mga pataba na ito ay maaaring ipagpalit para sa iba pang mga species upang makita ang iba pang mga pollutant, riles, o pathogens.

Ang kultura ay maaaring lumago sa normal na daluyan ng lebadura ng kultura, na ginamit ng mga mananaliksik para sa karamihan ng kanilang pag-aaral, ngunit ipinapakita rin nila na maaari itong lumaki sa tsaa na may asukal. Natuklasan ng mga mananaliksik na ang mga kultura ay maaaring iakma para magamit ng mga tao sa bahay para sa lumalagong mga filter ng tubig o iba pang magagamit na mga materyales.

“Halos lahat ay magagawa ito sa kanilang kusina o sa bahay,” sabi ni Tang. “Hindi mo kailangang maging dalubhasa. Kailangan mo lamang ng asukal, kailangan mo ng tsaa upang magbigay ng mga sustansya, at kailangan mo ng isang piraso ng ina na Syn-SCOBY. “

Sanggunian: “Mga materyal na pamumuhay na may programmable na pag-andar na binuo mula sa engineered microbial co-culture” nina Charlie Gilbert, Tzu-Chieh Tang, Wolfgang Ott, Brandon A. Dorr, William M. Shaw, George L. Sun, Timothy K. Lu at Tom Ellis, 11 Enero 2021, Mga Kagamitan sa Kalikasan.
DOI: 10.1038 / s41563-020-00857-5

Ang pananaliksik ay pinondohan, sa bahagi, ng US Army Research Office, ng MIT Institute for Soldier Nanotechnologies, at ng MIT-MISTI MIT-Imperial College London Seed Fund. Si Tang ay suportado ng MIT J-WAFS Fellowship.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Ang paglulunsad ng NASA Walnops rocket ay makikita sa East America

Mapa ng visibility ng Kinnet-X. Kredito: NASA A. Mission upang tuklasin ang transportasyon sa kalawakan gamit ang enerhiya a NASA Ang rocket na tunog...

Bakit kaya mahirap magamot ang COVID-19? Isang Komprehensibong Pagsuri sa Alam Namin

Lumalagong Mga Punto ng Katibayan ng Hindi Karaniwang Nakakahawang Profile Isang komprehensibong pagsusuri ng alam namin COVID-19 at kung paano ito gumagana ay nagmumungkahi na...

Nakikita ng NASA ang mga alon sa ibabaw ng dagat [Video]

Ang mga alon sa loob, o mga papasok na alon, ay maaaring umabot ng daan-daang mga paa sa ibaba ng ibabaw ng karagatan, ngunit...

Mga Kamangha-manghang Dinosauro na Naghahanap ng Kadiliman

Muling pagbuo ng Shuvuuia deserti artist. Kredito: Viktor Radermaker Ang maliit na dinosauro na nakatira sa disyerto ng Shuvuuia ay may natatanging paningin at...

Ang “Molecular glue” ay nagdaragdag ng kahusayan at ginagawang mas maaasahan ang pereskite solar cells sa paglipas ng panahon

Ginamit ng mga mananaliksik ang self-assemble na solong-layer na "molekular na pandikit" upang patigasin ang mga interface sa pereskite solar cells upang gawing mas...

Newsletter

Subscribe to stay updated.