Ένα βήμα πιο κοντά στη δημιουργία «ζωντανών υλικών» έκαναν ερευνητές του ΜΙΤ

Ερευνητές του ΜΙΤ των ΗΠΑ έκαναν ένα ακόμα βήμα για τη δημιουργία «ζωντανών υλικών», που συνδυάζουν ανόργανα και οργανικά συστατικά. Η έμπνευση προέρχεται από την ύπαρξη στη φύση υλικών όπως τα οστά, όπου συνυπάρχουν ανόργανα μέταλλα και ζωντανά κύτταρα.



Οι μηχανικοί του αμερικανικού πανεπιστημίου, με επικεφαλής τον επίκουρο καθηγητή Τίμοθι Λου του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Βιολογικής Μηχανικής, που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό για νέα υλικά "Nature Materials", κατάφεραν να μετατρέψουν βακτηριακά κύτταρα, έτσι ώστε αυτά να παράγουν βιοφίλμ με ενσωματωμένα μη έμβια υλικά, όπως νανοσωματίδια χρυσού και κβαντικές κουκίδες.

Αυτά τα «ζωντανά υλικά», όπως αποκαλούνται, συνδυάζουν τα πλεονεκτήματα των έμβιων κυττάρων (άμεση ανταπόκριση στα ερεθίσματα του περιβάλλοντος, παραγωγή πολύπλοκων βιολογικών μορίων κ.α.) με τα οφέλη των άβιων υλικών (μεταφορά ηλεκτρισμού, εκπομπή φωτός κ.α.).

Στο μέλλον, τέτοια «υβριδικά» υλικά μπορεί να χρησιμοποιηθούν για τον σχεδιασμό πιο πολύπλοκων συσκευών, όπως νέου τύπου μπαταριών, ηλιακών κυψελών, αυτο-επιδιορθούμενων υλικών ή διαγνωστικών και περιβαλλοντικών αισθητήρων.

«Η ιδέα μας είναι να βάλουμε μαζί τον έμβιο και τον άβιο κόσμο, προκειμένου να δημιουργήσουμε υβριδικά υλικά, τα οποία θα έχουν ζωντανά κύτταρα μέσα τους και θα είναι λειτουργικά», δήλωσε ο Λου.

Οι ερευνητές πειραματίστηκαν με το γνωστό βακτήριο E.coli που από τη φύση του παράγει βιοφίλμ, το οποίο περιέχει αμυλοειδείς πρωτεΐνες που το βοηθούν να προσκολλάται σε επιφάνειες. Αυτές οι πρωτεΐνες αποτελούνται από υπομονάδες (CsgA), οι οποίες είναι δυνατό να τροποποιηθούν έτσι ώστε πλέον να ενσωματώνουν άβια υλικά, όπως τα νανοσωματίδια χρυσού.
Προγραμματίζοντας γενετικά με κατάλληλο τρόπο τα κύτταρα του E.coli, οι ερευνητές κατάφεραν να ελέγξουν τις ιδιότητες του παραγόμενου βιοφίλμ και να δημιουργήσουν υβριδικά «ζωντανά» νανο-σύρματα χρυσού, βιοφίλμ-αγωγούς του ηλεκτρικού ρεύματος και φιλμ με διάσπαρτες κβαντικές κουκκίδες (μικροσκοπικούς κρυστάλλους με κβαντομηχανικές ιδιότητες). Ακόμη, μπόρεσαν να «καθοδηγήσουν» τα κύτταρα έτσι να επικοινωνούν μεταξύ τους και να μεταβάλλουν μόνα τους τη σύνθεση του βιοφίλμ με το πέρασμα του χρόνου.

«Δείξαμε ότι είναι δυνατό να κατασκευάσουμε κύτταρα που ‘μιλάνε' και μπορούν να αλλάξουν τη σύνθεση του υλικού», δήλωσε ο Τίμοθυ Λου. «Ο απώτερος στόχος μας είναι να μιμηθούμε τον τρόπο που τα συστήματα της φύσης, όπως τα οστά, σχηματίζονται. Κανένας δεν λέει σε ένα οστό τι να κάνει, όμως αυτό δημιουργεί ένα υλικό αναποκρινόμενο στα περιβαλλοντικά σήματα», πρόσθεσε.

Το εύρος των πιθανών πρακτικών εφαρμογών φαίνεται από το γεγονός ότι η έρευνα χρηματοδοτείται, μεταξύ άλλων, από τα Γραφεία Ερευνών τόσο του Πολεμικού Ναυτικού, όσο και του Στρατού, καθώς επίσης από το υπουργείο Άμυνας, τα Εθνικά Ινστιτούτα Υγείας και το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών των ΗΠΑ.

Για την πρωτότυπη επιστημονική εργασία (με συνδρομή) στη διεύθυνση:
http://www.nature.com/nmat/journal/vaop/ncurrent/full/nmat3912.html