Leer bacteriën hoe ze anorganische deeltjes moeten inbouwen in hun biofilms, en je kunt ze ‘levende’ materialen laten maken met mogelijk uiterst nuttige eigenschappen. Dat schrijven onderzoekers van MIT en Harvard deze week in Nature Materials.

Naar eigen zeggen is hun idee gebaseerd op de manier waarop schelpen en botweefsel ontstaan. Ook dát zijn goed gedefinieerde structuren, opgebouwd uit een mix van mineralen en organisch materiaal, die het werk zijn van levende cellen.

Bacteriën zijn daar van nature minder handig in. Ze doen niet meer dan aan elkaar en aan de ondergrond klitten tot een zogeheten biofilm, die bescherming biedt tegen de omgeving. Het idee is nu om ze genetisch te modificeren zodat ze wat meer mogelijkheden krijgen, en die modificaties dan ook nog extern aanstuurbaar te maken.

Als modelorganisme dient weer eens E.coli. Die soort maakt van nature zogeheten curli-fibrillen aan, een soort amyloïde-eiwitvezels die voor verankering dienen. Het begint er mee dat je het gen, dat zorgt voor de aanmaak van het benodigde eiwit, verwijdert en vervangt door een aangepast exemplaar dat alleen werkt wanneer een ander molecuul aanwezig is. Zo kun je dus de productie eenvoudig aan- en uitzetten.

Van deze gemodificeerde bacteriën maak je verschillende varianten die elk op een andere trigger reageren. En bij een deel daarvan wijzig je bovendien de genetische code voor het eiwit zelf. bijvoorbeeld door een staart van histidinebouwstenen toe te voegen die nanogouddeeltjes bindt. Dan heb je dus in principe alle ingrediënten bij elkaar om biofilms te laten groeien met een patroon van die gouddeeltjes er in.

Het is ook al gelukt om via een combinatie van eiwitten ‘quantum dots’ aan de biofilms te binden.

De volgende stap is dat je die bacteriën verder modificeert zodat ze ook zélf de triggers gaan produceren waar een andere variant op reageert. Dan is het een kwestie van met de verhoudingen spelen om verschillende patronen te laten ontstaan.

Voorlopig is het niet meer dan een proof of principle maar op termijn hopen de onderzoekers zo bijvoorbeeld zonnecellen of elektrodes voor accu’s te kunnen ‘kweken’. Die bot- of schelpgroei in een petrischaaltje imiteren moet in principe ook kunnen, maar lijkt nog een heel stuk verder weg.

bron: MIT