Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Cơ chế phân tử hình thành magnetite vi khuẩn và ứng dụng của nó
Tóm tắt
Công nghệ nano đã được xác định là một lĩnh vực sẽ mang lại những tiến bộ mới trong vật liệu, thiết bị và quy trình. Những thách thức của nano-công nghệ sinh học liên quan đến việc chế tạo các cảm biến sinh học và vật liệu sinh học tinh vi hơn, hiệu quả cao hơn ở cấp độ nano để sử dụng trong các lĩnh vực liên ngành. Tại đây, chúng tôi giới thiệu một vật liệu sinh học được sản xuất bởi vi khuẩn từ tính, các hạt từ tính vi khuẩn (BMPs), và kỹ thuật kiến trúc phân tử mà chúng tôi đã sử dụng cho ứng dụng của nó. Vi khuẩn từ tính tổng hợp các nam châm nội bào được bao bọc bởi màng lipid đôi. Kích thước của BMPs dao động từ 50 - 100 nm đường kính, và có hơn 10 BMP mỗi tế bào. BMPs được cấu thành từ magnetite (Fe3O4) với một miền từ tính duy nhất. Sự phân tán dễ dàng của BMPs trong nước cho phép phát triển các phương pháp miễn dịch enzyme hóa phát quang với độ nhạy cao thông qua việc gắn kết hóa học các kháng thể trên bề mặt BMPs. BMPs cũng có thể được sử dụng làm hệ thống vận chuyển thuốc sử dụng magnetoliposomes với thể tích thu nhận cao. Chúng tôi đã báo cáo trước đây về một kỹ thuật để chuẩn bị BMP tái tổ hợp trên đó các protein được trình bày thông qua sự hợp nhất gen. Chúng tôi cũng đã áp dụng các BMP tái tổ hợp này cho những vấn đề quan trọng trong công nghệ sinh học, bao gồm các nền tảng thử nghiệm sinh học mới cho y học và quản lý môi trường. Chúng tôi hình dung việc sản xuất các hóa chất và tác nhân tinh khiết hơn thông qua việc biểu hiện trên BMPs bằng sự hợp nhất gen, tiếp theo là việc tinh chế đơn giản bằng cách sử dụng từ tính.
Từ khóa
#công nghệ nano #vật liệu sinh học #cảm biến sinh học #BMPs #magnetite #miễn dịch enzyme hóa phát quang #hệ thống vận chuyển thuốc #hợp nhất gen #môi trườngTài liệu tham khảo
R. P. Blakemore, Science 190, 377 (1975).
T. Matsunaga, F. Tadokoro and N. Nakamura, IEEE Trans. Magn, 26, 1557 (1991).
T. Matsunaga, T. Sakaguchi and F. Tadokoro, Appl. Microbiol. Biotechnol. 35, 651 (1991).
T. Sakaguchi, J. G. Burgess and T. Matsunaga, Nature 365, 47 (1993).
D. L. Balkwill, D. Maratea and R. P. Blakemore, J. Bacteriol. 141, 1399 (1980).
N. Nakamura, K. Hashimoto and T. Matsunaga, Anal. Chem. 63, 268 (1991).
N. Nakamura, J. G. Burgess, K. Yagiuda, K. kudo, S. Sakaguchi and T. Matsunaga, Anal. Chem. 65, 2036 (1993).
N. Nakamura and T. Matsunaga, Anal. Chim. Acta, 281, 585 (1993).
K. Sode, S. Kudo, T. Sakaguchi, N. Nakamura and T. Matsunaga, Biotechnol. Tech. 7, 688 (1993).
H. Takeyama, A. Yamazawa, C. Nakamura and T. Matsunaga, Biotechnol. Tech. 9, 355 (1995).
T. Matsunaga, C. Nakamura, J. G. Burgess and K. Sode, J. Bacteriol. 174, 2748 (1992).
R. P. Blakemore and N. A. Blakemore, in Iron biominerals, ed. R. B. Frankel and R. P. Blakemore ( Plenum Press, 1991) pp. 51–67.
R. P. Blakemore, Ann. Rev. Microbiol. 36, 217 (1982).
R. P. Blakemore, N. A. Blakemore, D. A. Bazylinski and T. T. Moench, in Bergey’s manual of systematic bacteriology, vol. 3, edited by J. T. Staley, M. P. Bryant, N. Pfenning and J. G. Holt, (Wiliams & Wilkins, Baltimore, 1989) pp. 1882–1889.
D. M. S. Esquivel and H. G. P. Linns de Barros, J. Exp. Biol. 121, 153 (1986).
S. Mann, N. H. C. Sparks and R. G. Borad, Adv. Microb. Physiol. 31, 125 (1990).
M. Oberhack, R. Sussmuth and H. Frank, Z. Naturforsch. 42c, 300 (1987).
N. H. C. Sparks, L. Courtaux, S. Mann, and R. G. Borad, FEMS Microbiol. Lett. 37, 305 (1986).
T. Matsunaga and S. Kamiya, Appl. Microbiol. Biotechnol. 26, 328 (1987).
R. H. Thornhill, J. G. Burgess, T. Sakaguchi and T Matsunaga, FEMS Microbiol. Lett. 115, 169 (1993).
J. W. E. Fassbinder H. Stanjek and H. Vail, Nature 343, 161 (1990).
J. F. Stolz, S. -B. R. Chang and J. L. Kirschvink, Nature 321, 849 (1986).
D. Schuler and E. Baeuerlein, in Transition metals in microbial metabolism, ed. G. Winkelmann and C. J. Carrano (Harwood Academic Publishers, Amsterdam, The Netherlands, 1997)
J. F. Stolz, J. Gen Microbiol. 139, 1663 (1993).
D. A. Bazylinski, ASM News 61, 337 (1995).
D. Schuler and R. B. Frankel, Appl. Microbiol. Biotechnol. 52, 464 (1999).
T. Matsunaga, T. Sakaguchi, K. Sode, S. Kudo and N. Nakamura, in Proceedings of the3rd IUMRS international conference on advanced materials, edited by H. Aoki et al. (Advanced materials ’93 II/A, Kawasaki, Japan, 1993) pp. 449–454.
Y. A. Gorby, T. J. Beveridge and R. P. Blakemore, J. Bacteriol. 170, 834 (1988).
T. Matsunaga, N. Tsujimura, Y. Okamura and H. Takeyama, Biochem. Biophys. Res. Commun. 268, 932 (2000).
Y. Okamura, H. Takeyama and T. Matsunaga, Appl. Biochem. Biotech. 84-86, 441 (2000).
C. Nakamura, J. G. Burgess, K. Sode and T. Matsunaga, J. Biol. Chem. 270, 28392 (1995).
C. Nakamura, T. Kikuchi, J. G. Burgess and T. Matsunaga, J. Biochem. 118, 23 (1995).
Y. Okamura, H. Takeyama and T. Matsunaga, J. Biol. Chem. 276, 48183 (2001).
T. Matsunaga, R. Sato, S. Kamiya, T. Tanaka and H. Takeyama, J. Magn. Magn. Mater. 194, 126 (1999).
T. Tanaka and T. Matsunaga, Anal. Chem. 72, 3518 (2000).
C. -D. Yang, H. Takeyama, T. Tanaka and T. Matsunaga, Enz. Microb. Technol. 29, 13 (2001).
T. Tanaka and T. Matsunaga, Biosens. & Bioelectronics, 16, 1089 (2001).