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冷冻干燥和防腐剂辅助无细胞生物技术

发表时间:2020-03-14 08:00:00
冷冻干燥和防腐剂辅助无细胞生物技术

最近,美国加州理工大学的研究人员开发了一种低成本的方法,以提高无细胞生物技术在生物制造中的应用和在现场应用的可行性。相关论文发表在ACS合成生物学杂志上。

在使用无细胞蛋白质合成技术时,研究人员可以通过试管中的细胞机器直接接触和操作生化过程。科学家和工程师一直希望将无细胞生物技术应用到各个领域,包括按需生产生物材料、疾病生物标记物和环境污染物的现场诊断、创新的生物化学教育平台等。这些应用程序在实验室易于实现,在现场、临床和课堂上难以发挥作用。细胞机器中的蛋白质、RNA等生物分子在高温下容易分解,极大地限制了细胞机器的保质期。

尽管这些细胞提取物可以冻干生产类似奶粉的产品,但它可以在室温下储存较长时间。然而,与奶粉不同的是,冻干细胞机器在储存几天后会失去活性。为了解决这个难题,在科学研究中,研究人员发现了一种低成本的防腐剂,可以使冻干细胞机器在室温下保存两周。

在实验中,研究人员选择了10种具有4种不同作用机理的防腐剂,并系统地找到了对应防腐剂。然后他们测试了两到三种组合,成功找到了一种防腐剂组合,可以在室温下保持细胞机器的完整生产能力长达两周。研究人员还发现,一些防腐剂的组合可以将细胞机器的蛋白质生产能力提高近两倍。

研究发现,任何防腐剂稳定生物材料的能力都与环境密切相关。为了克服这一局限性,研究人员在现有数据的基础上开发了一种机器学习算法,可以帮助其他研究人员选择适合无细胞生物技术具体应用的防腐剂配方。


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