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新技术以“纳米外壳-空隙-细胞”的蛋黄-壳结构封装蓝细菌,保证工业化细胞的活性与稳定性。
人类利用微生物的历史已经有几百年。工业化以来,微生物更是在生物能源、医药产业中展示出巨大的经济价值。然而在工业反应容器中,微生物的生物活性和稳定性常常较低,产物分离面临巨大挑战。
一类行之有效的解决方法是细胞封装技术,也就是用外壳材料将细胞包裹起来,使其更能适应工业化环境。但是,由于外壳材料直接与细胞接触,而且贯通性较低,细胞封装常常会造成细胞凋亡,大幅缩短微生物细胞的存活时间。
针对以上问题,研究者在《国家科学评论》(National Science Review,NSR)报道了一种基于蓝细菌的单细胞封装技术。该技术中,纳米组装外壳不与细胞直接接触,且具有良好的贯通性,并能实现分子识别。参与这项工作的研究者包括:武汉理工大学生命复合材料实验室苏宝连院士和阳晓宇教授团队,以及荷兰格罗宁根大学Henk J. Busscher教授团队、比利时那慕尔大学NöelleNinane教授团队、比利时安特卫普大学暨武汉理工大学纳微中心Gustaaf Van Tendeloo教授团队、英国剑桥大学Tawfique Hasan博士团队等;论文第一作者为王立博士。
该技术利用鱼精蛋白作为静电模板,诱导纳米氧化硅溶胶的有序自组装,形成具有均一可控的纳米孔细胞外壳。利用鱼精蛋白细胞内化的特性,在细胞外壳与蓝细菌间引导出一层空隙,形成“纳米外壳-空隙-细胞”的蛋黄-壳结构。
这类新型的蛋黄-壳结构在保证蓝细菌长时间存活的同时,提升了其光合作用活性和对极端生存条件(如高温,有机油相,毒性大分子环境,抗生素环境等)的耐受性。此外,通过调节溶胶的自组装,可实现对细胞外壳孔径及厚度的精准调控,保证细胞外壳的贯通性,并可引入一系列新功能,实现特定分子识别。
这类新型的单细胞封装技术有效提升了蓝细菌的细胞活性,稳定性和功能性,以保证该微生物的全面应用。
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Single-cell yolk-shell nanoencapsulation for long-term viability with size-dependent permeability and molecular recognition
https://doi.org/10.1093/nsr/nwaa097
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GMT+8, 2024-9-2 06:15
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