Покрытие микробов светособирающими полупроводниками увеличило производство шикимовой кислоты
Бионические микробы, оснащенные крошечными полупроводниковыми компонентами, могут генерировать полезные химические вещества более эффективно, чем нормальные клетки.
Микроорганизмы, такие как грибы, обычно используются в биопроизводстве для превращения простых молекул на основе углерода, таких как сахар, в широкий спектр химических ингредиентов для фармацевтических препаратов и других продуктов. Но большая часть углерода, потребляемого микробом, обычно используется для питания самого существа, сокращая количество, доступное для образования желаемых химических веществ.
В новой установке, описанной в журнале Science от 16 ноября, микробные клетки покрыты полупроводниковыми наночастицами, которые поглощают и передают энергию солнечного света в клетку, подобно тому, как солнечные панели на крыше снабжают энергией дом. Этот процесс позволяет клетке вместо этого направлять углерод, который она обычно использует в качестве топлива, на химический выход.
Инженер-химик и биолог Нил Джоши из Гарвардского университета и его коллеги протестировали эту схему, используя клетки пекарских дрожжей, покрытые наночастицами, сделанными из полупроводникового фосфида индия. Пекарские дрожжи потребляют сахарную глюкозу для производства шикимовой кислоты, которая используется для изготовления лекарства от гриппа Тамифлю. В лабораторных экспериментах микробы-киборги, оснащенные наночастицами, производили примерно в три раза больше шикимовой кислоты, чем обычные пекарские дрожжи, получавшие такое же количество глюкозы.
Светособирающие наночастицы также могут повысить химическую активность других микробов, таких как дрожжевые клетки, которые вырабатывают бензилизохинолиновые алкалоиды, семейство химических веществ, включающее морфин (SN Online: 17.06.15). Гибриды микробов и полупроводников могут также увеличить производство ингредиентов для поливитаминов, ароматизаторов, возобновляемых видов топлива и других материалов.