【摘要】：受天然材料如骨骼的启发，麻省理工学院的工程师们诱使细菌细胞产生生物膜，能够掺入非生活物质，如金纳米颗粒和量子点。

受天然材料如骨骼的启发，麻省理工学院的工程师们诱使细菌细胞产生生物膜，能够掺入非生活物质，如金纳米颗粒和量子点。

这些“活性物质”结合了活细胞的优点，它们能够对环境做出反应，产生复杂的生物分子，并能跨越多个尺度，而且还具有非生活物质的益处，即增加功能如传导电流或发光。

新材料单纯的论证了这种方法的能力，可能有一天用于设计更复杂的装置如太阳能电池，自我修复材料，或者诊断传感器，电工程学和生物工程学助理教授Timothy Lu说。

“我们的想法是将活的和无活性的世界混合在一起来制造具有活细胞和功能的混合材料，”Lu说。“想想这是一种有趣的关于材料的合成的方法，它是与现在人们所做的完全不同的，这通常是一个自上而下的方法。”

本论文的主要作者是Allen Chen，麻省理工大学和哈弗大学的医学博士。

自组装材料

Lu和他的同事们选择大肠杆菌作为研究对象，因为它天生就能产生包含所谓的“curli 纤维”的生物膜，淀粉样蛋白有助于大肠杆菌粘附到表面。每个curli 纤维是从相同的称为CsgA的蛋白亚基的循环链中产生的，能够通过增加称为肽的蛋白片段来修改。这些肽类能捕捉非活性物质如金纳米颗粒，将其合并到生物被摸中。

在一定条件下通过编程细胞来产生不同类型的curli纤维，研究人员能够控制生物膜的性质并创建金纳米线，传导生物被膜和膜剂镶嵌到量子点，或者微小结晶表现出量子机械性能。他们还设计了细胞就像其本能的与其他细胞相互通信并随着时间流逝改变生物被膜的成分。

首先，MIT研究小组使细菌细胞的自然产生CsgA的能力丧失，然后在用一种设计的只有在一定条件下才产生CsgA的遗传回路恢复它，特别是当一种称为AHL的分子出现时。这种安置使得研究员能掌握控制curli纤维的产生，能够在细胞所处环境中调节AHL的总量。当AHL出现时，细胞分泌CsgA，组成curli纤维融合到一个生物膜中，覆盖细菌生长的表面。

然后，研究人员设计大肠杆菌细胞产生CsgA标记由氨基酸组氨酸簇组成的肽类，但是只有当称为aTc的分子存在时。设计的这两种类型的细胞能够生在在一起在群体中，允许研究员去控制生物被膜的材料成分，通过使环境中AHL和aTc数量的不同。如果都存在，薄膜将是含有标记和未标记纤维的混合体。如果金纳米颗粒被增加到环境中，组氨酸标记将会抓取它们，产生引导电流的金纳米线和网络。

文章链接：

Synthesis and patterning of tunable multiscale materials with engineered Cells. Allen Y. Chen, Zhengtao Deng, Amanda N. Billings, Urartu O. S. Seker, Michelle Y. Lu,Robert J. Citorik, Bijan Zakeri & Timothy K. Lu. Nature Materials (2014). doi:10.1038/nmat3912

标签: 大肠杆菌 麻省理工学院

作者：Snail 

日期：2014-03-25 来源：生物帮