利用紅茶菌開發生物材料,可望應用於生物感測或生物觸媒

 

刊登日期:2021/4/10
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美國麻省理工學院(MIT)與英國倫敦帝國學院(Imperial College London)透過酵母與細菌的共生培養,開發了一項可以製作出具有感知環境物質等各種機能,且以纖維素為基材之機能性生物材料的新方法。透過將經過基因改良的酵母與此酵母產生的酵素結合於細菌性纖維素(Bacterial cellulose)之中,生產出可應用於生物感測(Biosensing)或生物觸媒作用的材料。

紅茶菌(Kombucha)是一種在紅茶中添加紅茶菌母「SCOBY」與砂糖的發酵飲料,透過細菌和酵母菌共生培養,在發酵途中可以生成乙醇、纖維素、醋酸等物質,一般在家庭中亦能施作。此次開發的靈感即來自於形成菌落群體的紅茶菌母「SCOBY」。

數年前,MIT利用大腸桿菌開發了一項埋入金奈米線物質的生物薄膜,但此方法生成的生物薄膜既薄且小,因此未能達到實用化。為了達到規模擴大之目的,MIT關注到「SCOBY」。

為了讓「SCOBY」具備各種機能性,研究團隊以容易基改的實驗用酵母Saccharomyces Cerevisiae取代了Kombucha使用的野生酵母,而細菌則採用了英國倫敦帝國學院過去從Kombucha中分離取出的纖維素生產菌Komagataeibacter Rhaeticus。

使用新開發的生產系統「Syn-SCOBY」,材料可在數日內成長;長時間培養的話,則可成長至填滿浴缸的程度,以價格非常低廉且簡便的方法就能生產出比大腸桿菌生產系統高出1,000倍以上的量。

研究團隊利用「Syn-SCOBY」製作了將可以感知環境污染物質-雌二醇(Estradiol)的酵母結合於纖維素的材料,其他材料則使用了照射藍光後可生成發光蛋白質螢光素酶的酵母株。而這些酵母能更換成可檢測出其他污染物質、金屬、病原體的酵母株,或是調整成檢測之後分解的形式。


資料來源: https://engineer.fabcross.jp/archeive/210225_living-materials.html
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