Bioreaktory w skali nano
Zespół inicjatywy SMART ("Stimuli-responsive zipper-like nanobioreactors") opracował nową generację reagujących na bodźce inteligentnych urządzeń, mających zdolność samoprzełączania się, które można wykorzystać w wielu zaawansowanych zastosowaniach. Zastosowania te obejmują włączanie lub wyłączanie biokatalizy w dziedzinie biologii, żywności, zdrowia i środowiska. Naukowcy opracowali nowy typ bioreaktora z możliwością samodzielnego sterowania do zaawansowanych zastosowań. Reaktor ten został zaprojektowany w taki sposób, by reagować dodatnio przez tworzenie unikalnej nanoarchitektury "zamka błyskawicznego". Ów zamek błyskawiczny składa się z polimerowej części donorowej i polimerowej części akceptorowej, które połączone są ze sobą siłami wiązania donorowo-akceptorowego. W stosunkowo niskich temperaturach aktywne wiązania donorowo-akceptorowe — będące skutkiem jonowych wiązań wodorowych — zacieśniają się, ograniczając w ten sposób dostęp biosubstratów do bioreaktora. Powoduje to ograniczenie dyfuzji substancji reagujących i prowadzi do zmniejszenia aktywności. W przypadku odwrotnym, w stosunkowo wysokich temperaturach wiązania wodorowe zostają osłabione, umożliwiając biosubstratom swobodny dostęp do bioreaktora. Z tego powodu temperatura zewnętrzna służy jako przełącznik włączający i wyłączający. Kluczowa dla produkcji optymalnego zamka błyskawicznego jest odpowiednia proporcja monomerów donorowych do akceptorowych. Partnerzy projektu opracowali, zbudowali i przebadali nową platformę bioreaktora o zdolnościach samosterujących do zaawansowanych zastosowań, takich jak przełączalna biokataliza bazująca na nanotechnologii. Naukowcy z zespołu SMART wykorzystali tę technologię do zbadania reagujących na bodźce nanobioreaktorów opartych na zasadzie zamka błyskawicznego, reagujących dodatnio na obecność substratu. Zbadali oni także możliwość wykorzystania nanobioreaktorów w przełączalnej biokatalizie i modulowanym przetwarzaniu białek. Oprócz tego członkowie konsorcjum opracowali inne nowoczesne metodologie i strategie zastosowania, w tym molekularną samoorganizację, monitorowanie dynamicznej zmiany fazy, a także analizę i charakteryzację reakcji biokatalitycznych. Przedstawiciele konsorcjum SMART pomyślnie opracowali niedrogie urządzenie, stabilne pomimo swojej wyjątkowej wrażliwości, które działa z dużą szybkością i jest łatwe w użyciu. Ta zaawansowana technologia umożliwi wykorzystanie nowej generacji reagujących na bodźce, zaawansowanych nanomateriałów do tworzenia inteligentnych nanobioreaktorów do takich zastosowań, jak bioczujniki.
