محققان با دستکاری ژنتیکی نوعی باکتری، اقدام به تولید نانوذراتی با شکل و ابعاد دلخواه کردند. این راهبرد برای تولید نانوذرات با ساختار از پیش‌تعیین شده بسیار مناسب است.
دستکاری ژنتیکی باکتری برای تولید نانوذرات با شکل و ابعاد دلخواه
شکل‌ها و اندازه‌های نانوذرات برای کاربردهای مختلف، متفاوت است. به‌عنوان مثال، برای کاتالیزورها، به سطح وسیع و برای آنتی‌ها باید زنجیره بلندتری داشت.
در آزمایشگاه، شکل و اندازه نانوذرات به‌صورت کنترل شیمیایی، تنظیم می‌شود. فرآیندی که براساس یک مرحله هسته‌زایی و به‌دنبال آن رشد بلور اتفاق می‌افتد. این فرآیند می‌تواند به شکل‌ها و اندازه‌های نامنظم نیز منجر شده و کنترل شکل و ابعاد را دشوار سازد.
طبیعت بهتر از انسان‌ها بوده و شاید جای تعجب نباشد که برخی باکتری‌ها برای تولید نانوذرات اکسیدآهن با دقت بالا طراحی شده‌اند.
یکی از این گونه‌ها Magnetospirillum magneticum نام دارد که با هسته‌زایی و رشد نانوذرات درون نانوراکتور می‌تواند اندازه نانوذرات را کنترل کند. از طریق کنترل دقیق روند رشد بلور، این نانوذرات متصل به غشاء به شدت مغناطیسی شده و در نتیجه باکتری می‌تواند با توجه به میدان مغناطیسی زمین جهت‌گیری کند.
طی دو دهه گذشته، محققان علاقه‌مند به دستکاری کد ژنتیکی این باکتری‌ها، برای تولید نانوذرات آن‌ها را دستکاری کردند. به‌تازگی یک تیم تحقیقاتی روشی جدید برای دستکاری بیان ژن‌ها در این زمینه انجام داده است.
بیشتر کارهای‌های تحقیقاتی انجام شده در زمینه ژنتیک Magnetospirillum magneticum بر حذف ژن است. در مقابل، در این پروژه محققان ژن‌های مرتبط را به شکل پلاسمید وارد این باکتری کردند. این پلاسمیدها حاوی پروموتورهایی بودند که می‌تواند توسط مولکول‌های کوچک فعال شود و امکان بیان ژن را فراهم کند.
این گروه تحقیقاتی طیف وسیعی از ژن‌های مورد نظر خود را وارد این باکتری کردند. بیان بیش از حد این ژن‌ها منجر به تاثیر کمی روی ابعاد نانوذرات شد. با این حال یک ژن یافت شد که تاثیر قابل توجهی روی ساختار نانوذرات داشت.
بیان ژن MamC منجر به تولید نانوذراتی به‌صورت کره و مکعب می‌شد بدون این که ذرات میله‌ای شکل تشکیل شود.
در چنین سیستم پیچیده‌ای، دامنه تغییرات ژنتیکی زیاد است، زمان بیان ژن و نقطه انتهایی کار از قسمت‌های مهم فرآیند طراحی نانوذرات زیستی است.
نتایج این پروژه در نشریه Advanced Functional Materials به چاپ رسیده است.
