QUT -synthetische Biologen haben einen Prototyp für einen innovativen Biosensor entwickelt, der Seltenerdelemente erkennen und für eine Reihe anderer Anwendungen modifiziert werden kann.
Lanthanide (LNS) sind Elemente, die in Elektronik, Elektromotoren und Batterien verwendet werden. Das Problem ist, dass wir nicht genug von ihnen extrahieren können, um die wachsende Nachfrage zu decken, und die aktuellen Extraktionsmethoden sind teuer und umweltschädlich.
Professor Kirill Alexandrov und Kollegen aus dem QUT -Zentrum für Landwirtschaft und Bioökonomie und das ARC -Exzellenzzentrum in der synthetischen Biologie konstruierten Proteine, um molekulare Nanomaschinen zu erzeugen, die leicht nachweisbare Signale erzeugen, wenn sie selektiv an LNs binden.
Zusammen mit Professor Alexandrov beteiligte sich das internationale Forschungsteam in Zusammenarbeit mit Forschern der CSIRO Advanced Engineering Biology Future Science Platform und der Clarkson University (USA) in Zusammenarbeit mit Forschern der CSIRO Advanced Engineering Biology, das internationale Forschungsteam, Dr. Zhong Guo, Patricia Walden und Dr. Zhenling CUI.
Veröffentlichung ihrer Ergebnisse in Angewandte Chemie internationalDas Team beschreibt Engineering ein hybrides Protein oder „Chimäre“, indem ein Lanthanid-bindendes Protein LANM mit einem Antibiotika-Abbau-Enzym namens Beta-Lactamase kombiniert wurde.
Dieser Hybrid wirkt wie ein „Switch“, der nur dann aktiv wird, wenn Lanthanide vorhanden sind. Es kann verwendet werden, um LNs in Flüssigkeiten zu erkennen und zu quantifizieren, wodurch eine sichtbare Farbänderung oder ein elektrisches Signal erzeugt wird.
Beeindruckenderweise konnten Bakterien, die mit diesen Chimären modifiziert wurden, in Gegenwart von Antibiotika überleben, die sie ansonsten töten würden – aber nur dann, wenn Lanthanide vorhanden wären. Dies zeigt, wie genau die Proteine auf diese seltenen Metalle reagieren.
„Diese Arbeit eröffnet aufregende Möglichkeiten für die Verwendung von Biologie, um Seltenerdmetalle zu erkennen und wiederherzustellen“, sagte Professor Alexandrov.
„Der Prototyp kann auch für verschiedene biotechnologische Anwendungen modifiziert werden, einschließlich der Konstruktion von lebenden Organismen, die wertvolle Metalle erkennen und extrahieren können.“
Das Forschungsteam plant nun, die Spezifität des molekularen Schalters zu erhöhen, um zwischen eng verwandten Seltenerdelementen besser zu unterscheiden. Es untersucht auch die Möglichkeit, Schalter für andere kritische Elemente zu entwickeln. Das Team ist in aktiven Diskussionen mit potenziellen Branchenpartnern, die an dieser Technologie interessiert sind.
„Wir möchten auch die Verwendung des Werkzeugs untersuchen, um Mikroben zu konstruieren, die direkte Mineralien von Seltenen erd aus dem Meerwasser extrahieren können“, sagte Professor Alexandrov.
„Dies ist wahrscheinlich eine der am besten darstellenden Schalter und hat uns viel Einblick in die Mechanik von Proteinschaltern gegeben.“
