Ученые создали материалы, которые являются одновременно живыми и неживыми

Инженеры МТИ использовали бактериальные клетки для производства биоплёнок, в которые можно внедрить неживые материалы, такие как наночастицы золота или квантовые точки.

«Такой подход может быть использован для создания более сложных устройств – например, солнечных батарей, самовосстанавливающихся материалов или диагностических датчиков», говорит Тимоти Лу, доцент кафедры электротехники и биоинженерии МТИ. Лу является главным автором исследования, статья о котором появилась 23 марта в журнале Nature Materials.

В качестве объекта работы Лу и его коллеги выбрали бактерию E.coli, потому что она естественно производит биоплёнки, которые содержат «нитевидные волокна» — амилоидные белки, которые помогают кишечной палочке прикрепляться к поверхности. Каждая нить состоит из повторяющейся цепи идентичных белковых фрагментов, называемых CsgA. Эти цепи могут быть изменены путем добавления фрагментов пептидов. А пептиды в свою очередь могут захватывать неживой материал, вроде наночастиц золота, и включать их в биоплёнки.

Посредством программирования клеток, исследователи смогли добиться контроля за свойствами биоплёнок и создать золотые нанопровода, токопроводящие биоплёнки, и ленты, усеянных квантовыми точками (крошечными кристаллами, которые обладают квантово-механическими свойствами).

Для добавления квантовых точек в нити волокон, исследователи запрограммировали клетки E.coli для выработки волокна с другой пептидной меткой. Метка, называемая SpyTag, связывается с квантовыми точками, покрытыми SpyCatcher —  белком, который является партнёром SpyTag. В результате чего получается материал, который содержит как квантовые точки, так и наночастицы золота.

Данное исследование закладывает основу для синтеза, структурирования и контроля функциональных композиционных материалов на базе сконструированных клеток.