单元格里的可编程嵌套

 
二氧化硅纳米粒子(黄色)和碳纳米管(蓝色)的可编程复合物上的细菌细胞(红色)。图片提供：Niemeyer-Lab，KIT卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)的研究人员使用DNA，小的二氧化硅颗粒和碳纳米管开发了新颖的可编程纳米复合材料，可以针对各种应用进行定制，并可以快速，缓慢地降解。对于医学应用，他们可以创造人类干细胞可以沉降并进一步发展的环境。另外，例如，它们适合于设置用于产生动力的生物杂交系统。结果显示在Nature Communications和bioRxiv平台上。
培养干细胞用于基础研究和开发针对严重疾病的有效疗法，即替代受损组织。但是，干细胞只能在适当的环境中形成健康的组织。为了形成三维组织结构，需要具有完美弹性的支持细胞功能的材料。现在，由生物界面研究所的Christof M. Niemeyer教授小组，机械过程工程与力学研究所，动物学研究所和动物医学​​研究所的同事共同开发了适用于生物医学应用的新型可编程材料。 KIT功能接口研究所。这些材料可用于创建人类干细胞能够沉降并进一步发育的环境。
正如《自然通讯》的研究人员所报道的那样，新材料包括DNA，小的二氧化硅颗粒和碳纳米管。 Christof M. Niemeyer解释说：“这些复合材料是通过生化反应生产的，可以通过改变各个成分的含量来调节其性能。”此外，可以对纳米复合材料进行编程，以快速，温和地降解和释放内部生长的细胞，然后将其用于进一步的实验。
生物混合系统的新材料
根据该团队在bioRxiv生物科学平台上的另一份出版物，新的纳米复合材料还可用于构建可编程生物杂交系统。参与这项研究的KIT应用生物科学研究所(IAB)的Johannes Gescher教授说：“使用集成在电化学装置中的活微生物是一个不断扩展的研究领域。” “以这种方式生产微生物燃料电池，微生物生物传感器或微生物生物反应器是可能的。”
KIT研究人员构建的生物杂交系统包含细菌Shewanella oneidensis。这是放电的，这意味着当有机物质在缺乏氧气的情况下降解时，会产生电流。当在KIT开发的纳米复合材料中培养Shewanella oneidensis时，它将构成复合材料的基质，而非外源性大肠杆菌细菌仍保留在其表面上。含希瓦氏菌的复合材料可保持稳定几天。未来的工作将致力于开发新材料的新生物工程应用。