Nell'ultimo documento del Geobacter Lab guidato dal microbiologo Derek Lovley dell'Università del Massachusetts Amherst, lui e colleghi segnalano "un grande progresso" nella ricerca per sviluppare nanofili proteici elettricamente conduttivi nel batterio Geobacter sulfurreducens da utilizzare come sensori chimici e biologici. I dettagli appaiono nell'ultimo numero della rivista dell'American Chemical Society, Biologia sintetica ACS .

I nanofili proteici elettricamente conduttivi trovati in Geobacter sono stati oggetto di intensi studi nel suo laboratorio per diversi anni, Belle note, perché offrono così tanti vantaggi rispetto ai costosi nanofili di silicio e ai nanotubi di carbonio che richiedono sostanze chimiche tossiche e processi ad alta energia per essere prodotti.

Al contrario, I nanofili di Geobacter possono essere prodotti in serie in modo sostenibile e coltivati ​​con materie prime rinnovabili. Richiedono un basso apporto energetico - una stima dice che costa 100 volte meno energia per produrli rispetto ai nanofili di silicio - e possono essere riciclati, il microbiologo annota. I nanofili proteici sono più sensibili, più sottile e flessibile dei fili in silicone, quindi più spazio può essere imballato in uno spazio più piccolo, con migliori capacità di rilevamento. Sono anche stabili in acqua o fluidi corporei, una caratteristica importante per le applicazioni biomediche.

bella, che ha scoperto i microbi conduttori di elettricità nel fango del fiume Potomac più di 30 anni fa, dice, "Nella nostra ricerca precedente ci siamo concentrati sulla regolazione della conduttività dei fili modificando il gene per la proteina che Geobacter assembla nel filo. Ora abbiamo una cassetta degli attrezzi di fili tra cui scegliere con un intervallo di conduttività di un milione di volte. Ciò fornisce un'ampia flessibilità per la progettazione di dispositivi elettronici."

"Una delle applicazioni più promettenti per i nanofili proteici sono i sensori biomedici e ambientali, " spiega. "Vogliamo progettare il filo che lega specificamente un biologico o chimico di interesse. Quando quella molecola si legherà al filo sarà ovvio come un cambiamento nel segnale elettrico".

"Il prossimo obiettivo era vedere se potevamo modificare le proprietà superficiali dei nanofili senza distruggerne la conduttività, che è ciò che abbiamo mostrato in questo ultimo documento di prova, " Lovley sottolinea. I recenti studi del suo laboratorio dimostrano che possono essere aggiunti peptidi lunghi fino a 9 amminoacidi alla spina dorsale di amminoacidi dei nanofili, e "decorarlo" con ancora più peptidi è possibile.

I ricercatori hanno testato due diversi scenari di "decorazione" di peptidi, così chiamati perché i peptidi esposti lungo l'esterno dei fili sono come minuscole lampadine su una serie di luci natalizie, Lovley dice.

Hanno prima costruito un ceppo di G. sulfurreducens che realizzava nanofili sintetici decorati con un "His-tag" di sei istidina che legava specificamente il nichel alla superficie del filo. Successivamente hanno dimostrato la possibilità di produrre fili con due decorazioni, il tag His e un "tag" di nove peptidi "linker" esposto sulla superficie esterna. Hanno anche dimostrato che il numero di decorazioni sul filo poteva essere controllato introducendo un circuito genetico per controllare l'espressione del tag HA. Nessuno dei due tag ha diminuito la conduttività dei fili, gli autori riferiscono.

Queste ampie possibilità di modificare i nanofili con peptidi, più il loro "verde, " Gli attributi sostenibili promettono ulteriori progressi, dicono i ricercatori. Le proprietà dei nanofili "possono essere ora facilmente modificate per avere nuove funzionalità. Ad esempio, come mostriamo nel giornale, i peptidi possono essere progettati per legare specificamente prodotti chimici o biologici di interesse, che sarà utile per la progettazione di sensori a nanofili".