Kèk jou de sa, ekip rechèch Dai Zhuojun ak gwoup rechèch Liu Zhiyuan nan Shenzhen Institute of Advanced Technology, Chinwa Akademi Syans te pwopoze yon nouvo lide konstriksyon pou materyèl k ap viv rapidman repare nan domèn materyèl k ap viv fonksyonèl, ak plis transfòme lide sa a. nan yon kalite materyèl k ap viv. Metòd inivèsèl konbinezon materyèl k ap viv la pral ankouraje nan nouvo jaden aplikasyon tankou manifakti entelijan ak asanble aparèy portable. Reyalizasyon sa a se yon nouvo tantativ ekip rechèch la pou entegre biotechnologie (BT) ak teknoloji enfòmasyon (IT) nan domèn byoloji sentetik. Rezilta rechèch ki enpòtan yo te pibliye nan Nature Chemical byoloji.
Materyèl pwòp tèt ou-geri se pa yon konsèp ki te prezante nan dènye ane yo. Yon mak rad nan peyi Etazini te deja lanse materyèl rad ki ka repare otomatikman. Prensip la trè senp. Li se sèlman lè yo ogmante fòs fil la, se konsa ke fil la pa ka koupe apre klou an fè mete, men se sèlman fil la rale apa. Sepandan, tankou yon materyèl gen gwo limit, ak fonksyon reparasyon li yo pa ka travay ankò nan fè fas a fann tankou byen file.
Depi lè sa a, syantis yo te vire atansyon yo sou materyèl kouch pou tekstil. Pwoteyin bag-dentin (SRT) kalma a gen pwopriyete "oto-geri". Depoze kèk gout dlo tyèd sou twal la ki kouvri ak pwoteyin SRT, ak Lè sa a, sipèpoze seksyon yo epi peze pou apeprè 60 segonn, epi seksyon yo pral rekonekte.
Sepandan, toujou gen yon gwo diferans ant materyèl pwòp tèt ou-geri sa yo ak materyèl yo pwòp tèt ou-geri nou imajine. Nan ti bout tan, metòd reparasyon sa yo pa ka fè sifas la ka zo kase pon pa pwòp tèt ou-geri. Nan lòt men an, materyèl yo pwoteyin pirifye yo pa gen pwopriyete a pou yo te pwograme nan selil k ap viv.
materyèl byolojik vivan
Reyalize kapasite pwisan oto-geri
Devlopman rapid nan byoloji sentetik te fè li posib reyalize pwosesis la pwòp tèt ou-geri lè l sèvi avèk materyèl entelijan byolojik vivan. Materyèl k ap viv tradisyonèl yo pwopoze pou konte sou kwasans ak repwodiksyon mikwo-òganis pou reyalize pwòp tèt ou reparasyon. Pwosesis sa a souvan pran plizyè dizèn èdtan oswa menm jou. Tankou yon tan reparasyon long limite anpil senaryo aplikasyon li yo. Nan sans sa a, ekip rechèch la te pran yon apwòch diferan de prensip reparasyon an e li te jwenn yon metòd ki ka diminye anpil tan reparasyon materyèl la.
Antijèn ak molekil antikò gen yon sèten konplemantè nan estrikti (repoze sou fòs entèmolekilè yo fòme ki pa kovalan obligatwa), pou yo ka stab konbine pa entèraksyon espesifik nan yon peryòd tan trè kout. Fòs obligatwa sa a ka byen vit retabli apre yo fin domaje pa fòs ekstèn, se sa ki, reparasyon rapid ka reyalize. Baze sou prensip sa a, ekip la te konstwi de tansyon Enjenieri ak antijèn ak nanobodies parèt sou sifas yo, respektivman. Apre sa, de tansyon yo te melanje nan yon sèten pwopòsyon, ak nan entèraksyon an rapid ant antijèn ak antikò, yon materyèl ki estab LAMBA précurseur ak gwo kapasite gerizon.
Depi pwopriyete materyèl LAMBA précurseurs yo sanble ak idrogel, materyèl LAMBA yo ka lib trete nan materyèl ki gen diferan fòm ak pwopriyete lè yo konbine teknik tradisyonèl pwosesis materyèl (tankou enprime 3D, mikrofluidik, elatriye).
Materyèl k ap viv 'Programmable'
Fè aparèy yo pi entelijan
Materyèl ki kalifye yo ta dwe entèlijan tou. Youn nan pi gwo avantaj ki genyen nan materyèl byolojik vivan se nan pwogramasyon pwisan mikwo-òganis yo. Se poutèt sa, ekip rechèch la tou eksplore sa a soti nan de aspè.
Sou yon bò, lè yo montre anzim ak nanocatalyseur sou sifas de bakteri Enjenieri, ak Lè sa a, fè yo nan materyèl LAMBA, paraoxon, eleman prensipal la nan pestisid, te finalman avèk siksè degrade nan ba-toksik p-aminophenol.
Nan lòt men an, idrolaz lanmidon parèt sou sifas yon sèl bakteri ak trehalose synthase eksprime intraselilè nan yon lòt bakteri, se konsa ke lanmidon se premye konvèti nan maltoz pa idrolaz lanmidon, ak Lè sa a, maltoz transpòte kòm yon substra nan yon lòt. bakteri yo te intracellularly konvèti nan trehalose pa trehalose synthase.
Super kapasite gerizon pwòp tèt ou ak kapasite pwogram entelijan nan materyèl LAMBA enspire ekip rechèch la plis eksplore aplikasyon li nan aparèy portable ak biodetèktè.
Aparèy portable yo ka detekte siyal debaz fizyolojik kò imen an pou reyalize deteksyon sante chak jou, tretman reyabilitasyon oksilyè ak lòt efè. Bon pwopriyete tensile ak konduktiviti elektrik yo se kondisyon yo pou operasyon nòmal yo. Apre tès la, konduktiviti elektrik la nan materyèl LAMBA a ka rete estab menm apre repete etann siklik. Epi apre yo fin domaje, materyèl LAMBA ka byen vit repare nan pèfòmans orijinal li nan yon kout peryòd de tan.
Aktivite neromiskilè kò imen an akonpaye pa jenerasyon siyal elektwofizyolojik, ak detèktè elektwofizyolojik yo ka itilize pou pran siyal elektwofizyolojik neromiskilè nan diferan frekans. Akizisyon egzat siyal elektrik nan misk yo ka itilize pou evalye estati sante misk yo sou yon bò, epi pou kalkile ak evalye entansyon an aksyon enstantane nan kò imen an, ak Lè sa a, kontwole aparèy ekstèn, tankou pwotèz ak èzoskelèt. Rezilta eksperimantal yo montre ke fleksib LAMBA elèktrofizyolojik Capteur a ka byen kaptire siyal elektrik la nan misk la, epi li montre yon pi bon rapò siyal-a-bri pase bakteri yo sèl oswa lò Capteur fim mens prepare pa menm metòd la.
Nan lòt men an, kòm yon materyèl fleksib, LAMBA tou gen avantaj enpòtan nan fabwikasyon nan detèktè souch. Konpare ak detèktè ki fèt ak fim lò, fleksib detèktè souch LAMBA ka pi inifòm reponn a degre nan deformation.
BT ak IT nan byoloji sentetik
"Kolizyon" bay posiblite enfini
An jeneral, ekip rechèch la te envante yon materyèl k ap viv ak kapasite rapid pou geri tèt yo. Pèfòmans ekselan nan materyèl sa a fè li gen gwo kandida aplikasyon nan anpil jaden. Teknoloji IT ak teknoloji BT se de gwo teknoloji ki afekte devlopman nan lavni nan èt imen. Sèk syantifik ak endistriyèl yo te rele pou entegrasyon an ak kwa-rechèch nan de jaden yo. Nan tan kap vini an, sa a inovatè "BT plis IT" modèl fabrikasyon kolaborasyon pral siman pote sou yon gwo inovasyon teknolojik.
"Nou espere etabli yon nouvo metòd pou asanble materyèl k ap viv atravè rechèch sa a. Sou baz bioprogrammabilite k ap viv, pa entwodwi teyori nan fizik polymère ak sentèz chimik, nou ka dote mikwo-òganis ak nouvo karakteristik, pou ke materyèl yo reyini yo gen rapid. Pwopriyete pwòp tèt ou-geri.Nou ap ankouraje tou lòt rechèch ki gen rapò ak enteresan, espere ak kwè ke byoloji sentetik ka pote posiblite enfini." te di korespondan otè Zhuojun Dai.
Fan Chunhai, yon akademisyen nan Akademi Chinwa a nan Syans ak yon pwofesè nan Shanghai Jiaotong University, te di ke travay sa a te pran yon gwo etap nan konsepsyon an ak koreksyon nan materyèl k ap viv. An patikilye, lide nan konsepsyon inovatè nanrapid gerizon pwòp tèt ou medyatè pa lyezon dinamik ki pa kovalan nan fizik polymère ak chimi yo itilize pou bra bakteri, ak sistèm klasik yo akimile nan syans polymère yo prezante nan byoloji sentetik atravè disiplin. Sa a tou sijere ke nou ka aprann ak desine sou lòt sistèm ekselan nan syans materyèl nan konsepsyon nan lavni nan materyèl k ap viv.
Zhao Guoping, akademisyen Akademi Syans Chinwa a ak syantis an chèf nan Enstiti Biyoloji Sentetik, Shenzhen Enstiti Teknoloji Avanse, Akademi Chinwa Syans, te di ke reyalizasyon an konsantre sou jaden an nan materyèl k ap viv fonksyonèl, defi pwoblèm nan nan pwòp tèt ou- gerizon nan kèk minit nan materyèl k ap viv, ki pa ka reyalize pa divizyon selilè pou kont li. Enspirasyon pou rezoud pwoblèm sa a soti nan teyori fòmasyon lyezon dinamik ki pa kovalan ak rapid gerizon pwòp tèt ou. Sèvi ak pwopriyete bakteri sifas-mountable antijèn-antikò, yon materyèl fonksyonèl ki ka byen vit rasanble ak pwòp tèt ou-geri te devlope, reyalize yon nouvo modèl materyèl pwogramasyon. Li se patikilyèman vo mansyone ke travay sa a plis rasanble materyèl k ap viv ak yon varyete de aparèy portable, tankou detèktè siyal elektrik nan misk ak detèktè souch, kraze fwontyè ki genyen ant aparèy k ap viv ak ki pa k ap viv ak elaji fondasyon an konstriksyon nan materyèl k ap viv. ak zòn aplikasyon yo, sa a se yon egzanp "konvèjans" rechèch sou entèseksyon byoloji chimik ak biotechnologie ak syans materyèl ak syans jeni.