Kombu Çayından İlham Alan Mühendisler “Yaşayan Malzemeler” Üretti
MIT ve Imperial College Londra’daki mühendisler, çayı mayalandırmak için kullanılan “ana kombuça”ya benzer şekilde bir bakteri ve maya karışımını kullanarak dayanıklı, çok yönlü malzemeler üretmek için bir yol geliştirdiler.
Araştırmacılar, SCOBY (bakteri ve maya simbiyotik kültürü) olarak da adlandırılan bu karışımı kullanarak, çevresel kirleticileri algılama gibi çeşitli işlevleri yerine getirebilen enzimlerin yerleştirildiği selüloz üretmeyi başardılar. Ayrıca, mayayı malzemeye doğrudan dahil edebileceklerini, suyu arıtmak için kullanılabilecek “canlı malzemeler” veya hasarı tespit edebilen “akıllı” ambalaj malzemeleri oluşturabileceklerini gösterdiler.
“Kaynak-yoğun merkezli üretimden ziyade biyoloji kullanarak çok çeşitli malzemelerin evde ya da yerel üretim tesislerinde yetiştirilebildiği bir gelecek ön görüyoruz,” demiştir MIT Elektrik Mühendisliği ve Bilgisayar Bilimi ve Biyolojik Mühendislik Bölümleri’nden Doç. Timothy Lu.
Imperial College Londra’da Biyomühendislik profesörü olan Lu ve Tom Ellis, Nature Materials dergisinde yayınlanan makalenin kıdemli yazarlarıdır. Makalenin baş yazarları ise MIT’den lisansüstü öğrencisi Tzu-Chieh Tang ve Cambridge Üniversitesi doktora sonrası araştırmacısı Charlie Gilbert’tır.
İşgücü Dağılımı
Birkaç yıl önce, Lu’nun laboratuvarı, altın nanoteller gibi malzemelerle gömülü biyofilmler üretmek için E. coli‘yi kullanmanın bir yolunu geliştirdi. Ancak, bu filmler öyle küçük ve incedir ki bu, çoğu büyük ölçekli uygulamada kullanılmaları zorlaştırır. Yeni çalışmada ise araştırmacılar, daha büyük miktarlarda daha değerli malzemeler üretmek için mikropları kullanmanın bir yolunu bulmaya başladılar.
Ana kombuçaya benzer şekilde belirli bir tür bakteri ve mayanın karışımı olan bir mikrop popülasyonu meydana getirmeyi düşündüler. Genellikle bir bakteri türü ve bir veya daha fazla maya türü içeren bu fermantasyon “fabrikaları”, kombu çayına kendine özgü lezzetini veren etanol, selüloz ve asetik asit üretir.
Fermantasyon için kullanılan yabani maya türlerinin çoğunun genetik olarak değiştirilmesi zordur, bu nedenle araştırmacılar onları Saccharomyces cerevisiae adlı bir laboratuvar maya suşu ile değiştirdiler. Mayayı, Imperial College Londra’daki çalışma ortaklarının daha önce bir ana kombuçadan izole ettiği Komagataeibacter rhaeticus adlı bir bakteri türü ile birleştirdiler. Bu türler büyük miktarlarda selüloz üretebilmektedir.
Araştırmacılar, laboratuvarda bir maya türü kullandıkları için, hücreleri laboratuvar mayasının yapabildiği herhangi bir şeyi yapacak şekilde tasarlayabildiler – örneğin, karanlıkta parlayan enzimler üretmek veya çevredeki kirleticileri algılamak… Maya ayrıca, kirleticileri tespit ettikten sonra parçalayabilecek şekilde programlanabilir.
Kültürdeki bakteri aynı zamanda, yapı iskelesi olarak hizmet vermesi için büyük miktarlarda sert selüloz üretmektedir. Araştırmacılar sistemlerini, mayanın kendisinin mi yoksa sadece ürettikleri enzimlerin mi selüloz yapısına dahil edilip edilmediğini kontrol edebilecekleri şekilde tasarladılar. Malzemenin büyümesi sadece birkaç gün sürer ve yeterince uzun süre bırakılırsa kalınlaşarak küvet büyüklüğünde bir alanı kaplayabilir.
“Bunun, büyük miktarlarda yapılması çok kolay ve ucuz olan iyi bir sistem olduğunu düşünüyoruz,” demiştir Tang. “Bu, E.Coli sisteminden en az bin kat daha etkilidir.”
Yalnızca Çay Ekleyin
“Syn-SCOBY” adı verilen mikrop kültürünün potansiyelini göstermek için araştırmacılar, estradiolü algılayan, bazen çevresel bir kirlilik olarak bulunan maya içeren bir malzeme meydana getirdiler. Bir başka versiyonda, mavi ışığa maruz kaldıklarında lusiferaz adı verilen ve parlayan bir protein üreten bir maya türü kullandılar. Bu mayalar, diğer kirleticileri, metalleri veya patojenleri tespit eden diğer suşlarla değiştirilebilir.
Kültür, araştırmacıların çalışmalarının çoğunda kullandıkları normal maya kültürü ortamında yetişebilmektedir, ancak bunun aynı zamanda şekerli çayda da yetişebildiğini göstermişlerdir. Araştırmacılar kültürlerin insanların evde su filtreleri veya diğer yararlı materyalleri yetiştirmek için kullanması için kişiselleştirilebileceğini düşünmektedir.
“Oldukça fazla insan bunu mutfaklarında ya da evlerinde yapabilirler,” demiştir Tang. “Uzman olmak zorunda değilsiniz. Yalnızca besin maddesi olarak için şekere ve çaya ihtiyacınız var ve bir parça da “ana syn-SCOBY”ye.”
Kaynak: phys.org
