La investigación en bionanotecnología está dirigida a estructuras funcionales que combinan sinérgicamente macromoléculas, células o ensamblajes multicelulares con una amplia gama de nanomateriales. Proporcionar células de tamaño micrométrico con pequeños dispositivos nano expande los usos de los microorganismos cultivados y requiere nanoensamblaje en células vivas individuales.
La ingeniería de superficie funcionaliza las paredes celulares con capas de polímero y / o partículas nanométricas y se ha empleado ampliamente para modificar las propiedades intrínsecas de las células microbianas. La encapsulación celular permite fabricar células microbianas vivas con nanopartículas magnéticas en las paredes celulares, que imita las bacterias magnetotácticas naturales.
Para este estudio, los investigadores de Kazan Federal University y Louisiana Tech University eligieron Alcanivorax borkumensis bacterias marinas como microorganismo objetivo para la ingeniería de la superficie celular con nanopartículas magnéticas por las siguientes razones :
1 estas bacterias que degradan hidrocarburos se consideran una herramienta importante en la remediación de derrames de hidrocarburos marinos y potencialmente se pueden usar en biorreactores industriales de procesamiento de petróleo, por lo tanto, las manipulaciones magnéticas externas con estas células parecen ser prácticamente relevantes;
2 A. Borkumensis son especies marinas gramnegativas que tienen paredes celulares relativamente frágiles y delgadas, lo que hace que la ingeniería de la pared celular de estas bacterias sea particularmente desafiante.
La representación de bacterias que degradan el petróleo con funcionalidad magnética añadida artificialmente es importante para atenuar sus propiedades y ampliar su uso práctico.
La ingeniería de la superficie celular se realizó usando nanopartículas magnéticas recubiertas de policatión, que es un proceso rápido y directo que utiliza la deposición directa de nanopartículas de óxido de hierro cargadas positivamente sobre células microbianas durante una breve incubación en concentraciones excesivas de nanopartículas. Paredes celulares de bacterias gramnegativasse construyen a partir de la delgada capa de peptidoglucano intercalada entre la membrana externa y la membrana plasmática interna, con lipopolisacáridos que representan la carga celular negativa general, por lo tanto, las partículas catiónicas se unirán a las paredes celulares debido a las interacciones electrostáticas.
Bacterias gramnegativas de 0.5 μm de diámetro tipo varilla A. Borkumensis se revistieron con capas de magnetita de 70 a 100 nm. La deposición de nanopartículas se realizó con extremo cuidado para garantizar la supervivencia de las células magnetizadas.
El desarrollo de biopelículas en la superficie hidrofóbica es una característica muy importante de A. Borkumensis células porque así es como estas células se unen a las gotitas de aceite en ambientes naturales. En consecuencia, cualquier modificación de la superficie celular no debería reducir su capacidad de unirse y proliferar como biopelículas. Aquí, en todas las concentraciones de nanopartículas de magnetita PAH investigadas, los autores deel estudio detectó patrones de crecimiento de biopelículas similares. En general, las células magnetizadas pudieron proliferar y exhibieron actividad fisiológica normal.
Las próximas generaciones de bacterias tienen una tendencia a eliminar la cubierta artificial que regresa a la forma nativa. Dicha nanoencapsulación magnética puede usarse para el A. Borkumensis transporte en los biorreactores para mejorar la descomposición del derrame de petróleo en ciertos lugares.
Este estudio fue apoyado por la Russian Science Foundation Grant No. 14-14-00924.
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Materiales proporcionados por Universidad Federal de Kazan . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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