Bakterier får beskyttelsesdragt på
Bakterier kan bidrage til mere bæredygtighed i den kemiske industri, så det gælder om at give dem så gode arbejdsforhold som muligt. Nu har forskere fra SDU udviklet en beskyttelsesdragt, som hver enkelt bakteriecelle kan få på for at overleve de barske betingelser, de arbejder under i industrien.
Hver dag producerer kemiske fabrikker en lang række produkter, som vil være overordentligt vanskeligt at undvære i et moderne samfund; lige fra medicin som insulin og antibiotika til gødning.
Grundlaget for sådanne produkter udgøres ofte af bakterier, som kan producere kemikalier og medicin på en måde, der ikke skaber skadelige biprodukter, det er selvsagt en fordel for miljø og sundhed. Men selv i disse processer er der plads til forbedring; Mange bakterierne dør nemlig i processen, og det kan i sidste ende koste på effektiviteten.
Dødsårsagen skal findes i de barske betingelser, som bakterierne arbejder under: Nogle gange skal de udsættes for ekstrem varme, andre gange for høje PH-værdier og atter andre gange for opløsningsmidler for at kunne yde lige præcis den indsats, som er nødvendig for at skabe et bestemt stof.
Mere robuste bakterier
Changzhu Wu, forskningsleder på Institut for Kemi, Fysik og Farmaci, og hans forskningsgruppe er optagede af at udvikle mere bæredygtige kemiske processer. De har netop præsenteret en ny teknik, som gør bakterieceller mere robuste og effektive til at producere medicin, gødning, osv. under barske betingelser.
Bakterier i industriens tjeneste:
- Corynebacterium glutamicum producerer lysin til bl.a. foderindustrien.
- Penicillium chrysogenum producerer penicillin.
- Streptomyces griseus producerer streptomycin, altså antibiotika.
- Halomonas bluephagnesis producerer PHB til plastikproduktion.
- Kloeckera apiculata producerer alkohol.
- E. coli producerer insulin og væksthormon.
De fleste tænker nok på E. coli som en bakterie, der kan forurene drikkevand og forårsage sygdom, men de fleste bakterier af denne art forekommer naturligt i vores tarme og er ufarlige.
Bakterier i beskyttelsesdragt
E. coli bliver flittigt brugt til at producere mange vigtige typer medicin og kemikalier i industrien, for den vokser hurtigt og er både nem og sikker at arbejde med.
- Men ligesom med andre bakterier i industrien, mister man rigtig mange af dem undervejs. De dør simpelthen af de hårde betingelser, som man bliver nødt til at byde dem i processen, og det nedsætter effektiviteten, forklare Changzhu Wu.
Hans idé er derfor at iklæde E. coli-bakterierne en slags beskyttelsesdragt, så de bliver mere modstandsdygtige.
”I min forskningsgruppe er vi en slags designere for bakterier – vi laver bare beskyttelsestøj til dem i stedet for modetøj
Den ny-designede beskyttelsesdragt består af nanopartikler af dopamin (som i kemiker-kredse er kendt for at beskytte mod eksterne stress-faktorer som fx lys), og opskriften er enkel:
E. coli-bakterier, dopamin og væske blandes sammen, og straks derefter sætter dopaminen sig fast på overfladen af bakteriernes celler i form af nanopartikler.
- Med den beskyttelsesdragt på er bakterien beskyttet mod UV-stråling, opvarmning og en række organiske opløsningsmidler, skriver forskerne i deres videnskabelige artikel.
Store overlevelsesrater
En E. coli-bakterie uden beskyttelsesdragt kan sjældent overleve i mere end to timer, hvis den udsættes for UV-stråling. Med beskyttelsesdragten på er mere end 85 pct. stadig i live efter to timer.
Forskerne testede også bakteriernes reaktion på drastiske faseskift (fx at befinde sig i en væske, der skifter fase fra gas til flydende, fra flydende til fast, osv). Her døde 90 pct. af de ubeskyttede bakterieceller, mens 80 pct. af de beskyttede overlevede.
- Med så store overlevelsesrater kan man få mere effektiv produktion af kemiske stoffer i E. coli bakterier, og det er godt for miljøet og bæredygtigheden, konkluderer Changzhu Wu.
Læs også:
Mød forskeren
Changzhu Wu er lektor og forskningsleder af Wu Group på Institut for Fysik, Kemi og Farmaci. Hans forskning støttes af Danmarks Frie Forskningsfond.
Ny Videns nyhedsbrev
Skriv dig op til at høre om resultater, indsigter og løsninger fra forskerne på SDU.