Ученые из Университета Фрайбурга (University of Freiburg) разработали системы материалов, которые состоят из биологических компонентов и полимерных материалов, они способны воспринимать и обрабатывать информацию. Эти биогибридные системы были спроектированы так, чтобы выполнять определенные функции, такие как сигнальные импульсы, чтобы высвобождать биоактивные молекулы или лекарства в нужное время или обнаруживать ферменты и небольшие молекулы, такие как антибиотики в молоке.
Междисциплинарная команда представила свои результаты в некоторых ведущих журналах в этой области, включая Advanced Materials and Materials Today.
Живые системы (например, клетки и организмы) и электрические системы (например, компьютеры) реагируют на различную входящую информацию и имеют разнообразные возможности вывода. Однако основным свойством, с которым связаны эти сложные системы, является способность обрабатывать информацию. В течение последних двух десятилетий ученые применяли принципы электротехники для проектирования и построения живых клеток, которые воспринимают, обрабатывают информацию и выполняют требуемые функции. Это поле называется синтетической биологией, и оно имеет множество интересных приложений в области медицины, биотехнологии, энергетики и окружающей среды.
Биогибридные системы:
«Благодаря значительному прогрессу в нашем понимании компонентов и прохождения процессов биологических сигналов, мы сейчас находимся на этапе, когда можем транспортировать биологические модули из синтетической биологии в материалы», - объясняет ведущий исследователь профессор Вилфрид Вебер с биологического факультета и Центра исследований биологических сигналов BIOSS.
Критическим шагом в развитии этих систем «умных» материалов было оптимальное согласование деятельности биологических строительных блоков. Подобно компьютерам, несовместимость отдельных компонентов может привести к сбою всей системы. Ключом к преодолению этой проблемы были количественные математические модели, разработанные профессором Йенсом Тиммером и доктором Рафаэлем Энгессером с факультета математики и физики.
«Самое замечательное в этих системах с синтетическими биологическими материалами - это их универсальность», - говорит Ханна Вагнер, первый автор одного из исследований.
Концепция модульной конструкции, изложенная в этих исследованиях, дает стратегию для инженерных систем из биогибридных материалов, которые могут воспринимать и обрабатывать разнообразные физические, химические или биологические сигналы и выполнять требуемые функции, такие как усиление сигналов, хранение информации или контролируемый выпуск биоактивных молекул. Поэтому эти инновационные материалы смогут найти широкое применение в исследованиях, биотехнологии и медицине.
Источник: https://worldofmaterials.ru/