從硅藻細胞壁開發新的納米材料

2020-12-22 生物谷

從硅藻細胞壁開發新的納米材料

來源：華文生技網 2006-12-14 12:18

        喬治亞理工大學(Georgia  Institute  of  Technology)的研究人員透過對硅藻(diatoms)建造細胞壁技術的了解，希望能找到製造納米材料(nanomaterials)的新方法。

        Nils  Kröger教授說：「硅藻是自然界中最有天賦的納米科學家，因為人類無法組裝出像硅藻細胞壁那樣錯綜複雜且精細的結構。」  

        硅藻是一種單細胞生物，外表呈現棕色且滑潤，被覆在被淹沒的石頭上，是海洋中的浮遊生物。不規則的二氧化矽(SiO2)所組成的細胞壁孔洞能作為環境中營養物交換的場所，還能減輕重量，精密的結構也形成強大的機械結構。而硅藻接近水面的地方則可吸收光線以進行光合作用，其光合作用製造的有機碳約佔全世界的20%。  

        先前的研究顯示硅藻細胞壁結構的形成與一個名為silaffin的特殊蛋白有關，不同類型的silaffin，製造出來的細胞壁結構便有差異。於是，Kröger教授想改變silaffin蛋白，以製造新的二氧化矽納米結構。Kröger與Poulsen共同研發了這項基因工程技術，他們把硅藻的基因組突變或加入其它額外的基因，希望能看到硅藻產生不同型態的納米結構。這項技術將受邀於12月12日American  Geophysical  Union會議中發表。  

        Kröger教授說：要將額外的基因打入硅藻中有兩個困難點，第一、如何將基因送入基因組且不能弄破細胞壁？第二、如何讓加入的基因被硅藻的基因組接收？研究人員採用微粒子轟炸(microparticle  bombardment)的技術，將外加的DNA塗上鎢(tungsten)微粒，在高氦氣壓力下將DNA發射並穿過細胞壁，基因組融合了外加的DNA後，研究人員利用抗生素nourseothricin進行基改硅藻細胞的挑選。這些硅藻能正常的生長且具有不同型態的細胞壁。此研究結果已發表於10月26日的the  Journal  of  Phycology期刊。  

        研究人員之所以會以Thalassiosira  pseudonana這種硅藻作為研究目標，是因為其基因組已完全解開，能夠分析其每個基因表現出來的蛋白質功能，除了有利於基因工程的改良，也有助研究人員了解硅藻建築細胞壁的生化過程。此研究之研究經費由美國海軍研究辦事處(Office  of  Naval  Research)以及美國國防高等研究計劃局(Defense  Advanced  Research  Projects  Agency)所資助。

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