設(shè)計(jì)可編程和可打印的枯草芽孢桿菌生物膜生產(chǎn)平臺(tái)。
細(xì)菌生物膜可以形成新的生物材料系統(tǒng)的基礎(chǔ)，具有從熒光到定制化學(xué)活性的一系列可調(diào)特性。由上海科技大學(xué)鐘超領(lǐng)導(dǎo)的研究人員合作開(kāi)展的工作，利用枯草芽孢桿菌淀粉樣纖維的天然分泌物進(jìn)行3D打印，生產(chǎn)出定制的納米級(jí)生物材料。
枯草芽孢桿菌通過(guò)稱為tapA-sipW-tasA操縱子的嚴(yán)格控制的基因簇分泌淀粉樣蛋白纖維來(lái)產(chǎn)生生物膜。TapA使TasA蛋白的細(xì)胞外組裝成核，以產(chǎn)生淀粉樣蛋白納米纖維，使生物膜具有結(jié)構(gòu)完整性。通過(guò)對(duì)TasA蛋白進(jìn)行遺傳修飾，研究人員能夠?qū)⒐δ苄曰瘜W(xué)基團(tuán)引入由細(xì)菌排泄的TasA纖維上。因此，細(xì)菌膜可以設(shè)計(jì)成用作功能性生物材料。
基因工程定制的材料特性
材料特性由基因工程控制。
特別是，他們能夠設(shè)計(jì)細(xì)菌以將含有酶功能基團(tuán)的纖維分泌成無(wú)害產(chǎn)品。他們還能夠?qū)⒍喾N細(xì)菌菌株生產(chǎn)的生物膜結(jié)合起來(lái)，使其能夠?qū)r(nóng)藥對(duì)氧磷進(jìn)行兩步降解，從而展示了設(shè)計(jì)環(huán)保和高效功能材料的潛力。
除了展示生物膜的功能外，研究人員還研究了它們作為材料的可加工性。生物膜的粘彈性使其成為打印的理想選擇。修飾分泌酶上的官能團(tuán)不會(huì)妨礙生物膜的可加工性，甚至允許研究人員調(diào)整其3D打印應(yīng)用的粘彈性。
第一合著者和通訊作者（從左至右：劉素英，鐘超，黃嬌芳，張晨）
最后，作者表明，他們的生物材料在打印后可以自我再生，并保持其初始打印形狀以及它們的粘彈性和功能特性。此外，細(xì)菌可以結(jié)合到它們的纖維上而不影響生物膜生長(zhǎng)或細(xì)胞活力。它們?cè)跊](méi)有補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)的情況下可以存活五周，因此非常適合許多應(yīng)用。
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