Para insinyur menciptakan “bahan hidup” – terinspirasi oleh budaya simbiosis yang digunakan untuk membuat teh “Kambucha”

Para insinyur telah mengembangkan cara baru untuk menghasilkan bahan padat dan fungsional menggunakan campuran bakteri dan ragi yang mirip dengan “rahim kambucha” yang digunakan untuk memfermentasi teh. Penulis: Chengfu Hsin

Kultur simbiosis ragi dan bakteri khusus dapat menghasilkan bahan padat yang mampu melakukan berbagai fungsi.

Insinyur di З dan Imperial College London mengembangkan cara baru untuk menghasilkan bahan padat dan fungsional menggunakan campuran bakteri dan ragi yang mirip dengan “rahim kambucha” yang digunakan untuk memfermentasi teh.

Dengan menggunakan campuran ini, juga disebut SCOBY (kultur simbiosis bakteri dan ragi), para peneliti mampu menghasilkan selulosa yang tertanam dalam enzim yang dapat melakukan berbagai fungsi, seperti merasakan pencemar lingkungan. Mereka juga menunjukkan bahwa mereka dapat memasukkan ragi langsung ke dalam bahan, menciptakan “bahan hidup” yang dapat digunakan untuk memurnikan air atau untuk membuat bahan kemasan “cerdas” yang dapat mendeteksi kerusakan.

“Kami membayangkan masa depan di mana berbagai bahan dapat ditanam di rumah atau di pabrik lokal menggunakan biologi daripada produksi terpusat yang membutuhkan sumber daya besar,” kata Timothy Lou, profesor teknik elektro dan ilmu komputer dan teknik biologi di Massachusetts Institute of Technology.

Lou dan Tom Ellis, profesor bioteknologi di Imperial College London, adalah penulis senior artikel yang diterbitkan pada 11 Januari 2021 di Bahan alami. Penulis terkemuka adalah mahasiswa pascasarjana MIT Ji-Chi Tang dan mahasiswa pascasarjana Universitas Cambridge Charlie Gilbert.

Pembagian kerja

Beberapa tahun lalu, lab Lou mengembangkan metode penggunaan E. coli untuk membuat biofilm yang disematkan dalam bahan seperti kawat nano emas. Namun, film ini sangat kecil dan tipis, sehingga sulit digunakan di sebagian besar aplikasi skala besar. Dalam sebuah studi baru, para peneliti mencoba menemukan cara menggunakan mikroba untuk menghasilkan materi yang lebih bermakna.

Mereka diduga menciptakan populasi mikroba yang mirip dengan induk-kambucha, yang merupakan campuran dari jenis bakteri dan ragi tertentu. Tanaman fermentasi ini, yang biasanya mengandung satu jenis bakteri dan satu atau lebih jenis ragi, menghasilkan etanol, selulosa dan cuka. asam, yang memberi teh kombucha aromanya yang khas.

SynSCOBY

Menggunakan bakteri dan ragi yang mirip dengan yang ditemukan di kombucha, insinyur MIT dapat menciptakan “bahan hidup”. Penulis: Ji-Chi (Jiayi) Tang

Sebagian besar galur ragi liar yang digunakan untuk fermentasi sulit dimodifikasi secara genetik, sehingga para peneliti menggantinya dengan galur ragi laboratorium yang disebut Saccharomyces cerevisiae. Mereka menggabungkan ragi dengan sejenis bakteri Komagataeibacter rhaeticusyang sebelumnya diisolasi oleh staf mereka dari Imperial College London dari ibu-kambuchi. Spesies ini dapat membentuk selulosa dalam jumlah besar.

Karena para peneliti menggunakan strain ragi laboratorium, mereka dapat merancang sel untuk melakukan tugas apa pun yang dapat dilakukan ragi laboratorium – misalnya, untuk menghasilkan enzim yang bersinar dalam gelap atau mencemari lingkungan. Ragi juga dapat diprogram agar dapat memecah kontaminan setelah terdeteksi.

Bahan selulosa keras

Peneliti mengambil selembar bahan – pulp keras yang dapat tertanam dalam enzim atau sel hidup. Penulis: Ji-Chi (Jiayi) Tang

Sedangkan bakteri dalam kultur menghasilkan pulp keras dalam jumlah besar yang berfungsi sebagai perancah. Para peneliti merancang sistem mereka sehingga mereka dapat mengontrol apakah ragi itu sendiri atau hanya enzim yang mereka hasilkan yang dimasukkan ke dalam struktur selulosa. Hanya membutuhkan beberapa hari untuk menumbuhkan bahan, dan jika dibiarkan cukup lama, dapat mengental dan memakan ruang sebanyak mandi.

“Kami pikir ini adalah sistem yang bagus yang sangat murah dan sangat sederhana dalam jumlah besar,” kata Tan. “Setidaknya seribu kali lebih banyak materi dari itu E. coli sistem “.

Tambahkan saja tehnya

Untuk mendemonstrasikan potensi kultur mikroba yang mereka sebut “Syn-SCOBY,” para peneliti membuat bahan yang mengandung ragi yang mengalami estradiol, yang terkadang ditemukan sebagai kontaminan lingkungan. Dalam versi lain, mereka menggunakan strain ragi yang ketika terkena cahaya biru menghasilkan protein bercahaya yang disebut luciferase. Ragi ini dapat diganti dengan jenis lain yang mendeteksi kontaminan, logam, atau patogen lain.

Kultur dapat ditanam dalam media ragi konvensional, yang digunakan para peneliti untuk sebagian besar penelitian mereka, tetapi mereka juga menunjukkan bahwa dapat tumbuh dalam teh dengan gula. Peneliti menyarankan bahwa tanaman dapat disesuaikan untuk digunakan orang di rumah untuk menanam filter air atau bahan berguna lainnya.

“Hampir semua orang bisa melakukannya di dapur atau di rumah,” kata Tan. “Anda tidak harus menjadi seorang ahli. Anda hanya perlu gula, Anda perlu teh untuk memberi nutrisi, dan Anda membutuhkan sepotong ibu Syn-SCOBY ”.

Bantuan: “Materi Hidup dengan Fungsi yang Dapat Diprogram yang Ditumbuhkan dari Rekayasa Mikroba Cultures” oleh Charlie Gilbert, Ji-Chi Tan, Wolfgang Otto, Brendan A. Dorr, William M. Shaw, George L. Sun, Timothy Lou dan Tom Ellis, 11 Januari 2021, Bahan alami.
DOI: 10.1038 / s41563-020-00857-5

Penelitian ini didanai sebagian oleh U.S. Army Office of Research, MIT Institute for Soldier Nanotechnology, dan MIT-MISTI MIT-Imperial College London Seed Foundation. Tango mendukung beasiswa MIT J-WAFS.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Diet junk food dapat meningkatkan risiko mengemudi berbahaya di antara pengemudi truk

Diet tidak sehat yang terkait dengan kelelahan yang lebih besar: Faktor kunci dalam peningkatan risiko kecelakaan, kata para peneliti. Pola makan yang tidak sehat dapat...

Fotosintesis buatan menjanjikan sumber energi yang bersih dan berkelanjutan

Manusia dapat melakukan banyak hal yang tidak dapat dilakukan oleh tumbuhan. Kita bisa berjalan, berbicara, mendengarkan, melihat dan menyentuh. Tetapi tanaman memiliki...

Es laut di pantai Arktik menipis secepat yang saya kira

Es Arktik yang menurun bisa dibilang salah satu korban terbesar perubahan iklim, dan dampaknya sangat luas, dari keadaan beruang kutub yang ikonik dan satwa...

Dinosaurus terbesar di Australia – “Titan Selatan” – baru saja memasuki buku rekor!

Kolaborasi Australia, "Titan Cooper Selatan." Penulis: Vlad Konstantinov, Scott Hoknul © Museum Sejarah Alam Eromanga Apa lapangan basket yang lebih tinggi dari b-double, dan...

Maju dengan roket SLS Moon raksasa, pertemuan dekat dengan Ganymede dan gerhana cincin api

Inti roket Space Launch System (SLS) seberat 188.000 pon telah naik ke peluncur bergerak, di antara dua pendorong roket padat. Kredit: NASA Bergerak maju...

Newsletter

Subscribe to stay updated.