Sciencemag.cz
Doporučujeme
Nanotrubičky se do savčích buněk již vkládají málem rutinně, v případě bakterií je to ovšem problém. Tyto buňky jsou mnohem menší a navíc nedisponují takovými mechanismy, jako je endocytóza (jeden ze způsobů pohlcování materiálu z vnějšího prostředí).
Ardemis Boghossian a její kolegové nicméně nyní překážky překonali, což má podle nové studie otevírat velký aplikační potenciál.
Jednostěnné uhlíkové nanotrubičky umožňují v savčích buňkách sledovat metabolismus metodou zobrazování v blízké infračervené oblasti (u myší včetně zobrazování tkání hluboko v těle). Tímto způsobem byly také vyvinuty nové techniky pro dodávku léčiv dovnitř buněk. V případě rostlin zase uhlíkové nanotrubičky usnadnily editování genomu.
V rámci nového výzkumu se podařilo přimět bakteriální buňky k tomu, aby nanotruničky přijaly, jejich obalením v kladně nabitých proteinech. Takto obalené trubičky se potom přilepily ke stěně bakterií se záporným elektrickým nábojem a nakonec stěnou pronikly dovnitř. Rychlost procesu závisela na délce nanotrubiček. Vše bylo demonstrováno u sinic rodů Synechocystis a Nostoc, které mají tenkou buněčnou stěnu, zato ale kromě ní ještě další membránu.
Následně vědci zprovoznili vlastní verzi zobrazování v blízké infračervené oblasti, která fungovala podobně jako v buňkách savců – a to i když sinice vyzařovaly současně své vlastní světlo. Vlnová délka světla generovaného nanotrubičkami se totiž liší od záření vydávaného živými strukturami. Dále se ukázalo, že při dělení buněk se nanotrubičky normálně předávají buňkám dceřiným. „Nanobionika“, prostě speciální vlastnosti dodané do bakterií, jsou tedy stabilní (poznámka PH: no, buňky ovšem nanotrubičky samy nevytvářejí/nereplikují, takže v průběhu času dojde k ředění a zeslabování příslušné nové funkcionality).
Co autory studie zvlášť zaujalo, bylo ovšem to, že sinice vylepšené uhlíkovými nanotrubičkami po osvětlení začaly produkovat větší množství elektřiny. Nabízí se tedy jejich využití v „živé fotovoltaice“. Výroba zařízení pro klasickou fotovoltaiku má například sama velkou uhlíkovou stopu. Samozřejmě, že masová příprava sinic plných nanotrubiček je trochu problém, technika zatím není dostatečně škálovatelná. Ardemis Boghossian uvedla, že ještě výhodnější by takto bylo přeprogramovat buňky jiným způsobem, pomocí metod syntetické biologie přímo na úrovni DNA atd.
Ardemis Boghossian et al, Carbon nanotube uptake in cyanobacteria for near-infrared imaging and enhanced bioelectricity generation in living photovoltaics, Nature Nanotechnology (2022). DOI: 10.1038/s41565-022-01198-x
Zdroj: Ecole Polytechnique Federale de Lausanne
Poznámka PH: Jenže elektrický článek z fotosyntetizujících organismů značnou část produkované energie spotřebuje na vlastní provoz – a to i samotnou údržbu, nejen rozmnožování/růst. Potřebujeme z nich nějak část elektronů odebírat. Mikroorganismy také současně dýchají, takže CO2 zase produkují zpět. Pouze „biochemický“, nikoliv živý systém je proto možná nadějnější cestou.
