Ученые соединили живую ткань с наночастицами золота

Вдохновленные тем, как минералы и другие вещества, входящие в состав живых клеток, вместе образуют кости, инженеры из Массачусетского технологического института (Massachusetts Institute of Technology – MIT) создали новый тип живого материла из бактериальных клеток.

Результаты эксперимента опубликованы в воскресном номере журнала Nature Materials.

Ведущий автор исследования Allen Chen и его коллеги смогли заставить эти клетки производить биопленку, способную включать в свой состав неживые материалы, такие как наночастицы золота. Ученые объединили способность живых клеток реагировать в определенных условиях и производить сложные биологические молекулы с преимуществами неживой материи, такими как электропроводность.

Chen и его коллеги создали новые материалы, которые позволяют заглянуть в потенциальные преимущества новой технологии, которые в конечном итоге можно будет использовать для создания сложных устройств, таких как солнечные элементы нового поколения или материалы, которые могут исцелять себя самостоятельно или улучшать диагностические датчики.

"Наша идея заключалась в том, чтобы совместить живые и неживые миры вместе для  создания гибридных материалов, в которых живые клетки могли бы обладать расширенным функционалом", –  поясняет Timothy Lu, доцент кафедры электротехники и биологической инженерии в Массачусетском технологическом институте.

Авторы исследования использовали в своем эксперименте кишечную палочку, которая способна производить биопленки , содержащие амилоидные белки (curli волокна), которые в свою очередь помогают бактериям прикрепляться к поверхностям. Эти curli волокна состояти из повторяющейся цепочек одинаковых белковых субъединиц, CsgA , которые могут быть изменены путем добавления фрагменты белков, известных как пептиды, которые обладают способностью захватывать неживые материалы и включать его в свою структуру.

“При помощи программирования клеток производились различные типы curli волокон и при определенных условиях исследователи имели возможность контролировать свойства биопленок и создавать золотые нанопровода или крошечные кристаллы, которые обладают квантово-механическими свойствами”, – говорит еще один член команды, Anne Trafton.

Данное исследование финансировалась Управлением военно-морских исследований, Научно-исследовательским бюро Армии  Национальным научным фондом, Министерством обороныи Национальным институтом здравоохранения. И по заверениям ученых результаты этого исследования имеют вполне реальное практическое применение.

Например, Timothy Lu заявил, что новые материалы могли бы использоваться в энергетических приложениях, таких как солнечные батареи, а также в диагностических приборах для использования в тканевой инженерии. Кроме того, исследователи доказали возможность покрытия биопленки ферментами, способными катализировать распад целлюлозы, что позволило бы создать вещество для преобразования сельскохозяйственных отходов в биотопливо .