利用磁性细菌，创新的生物材料很快就能制造出来。德克·舒勒博士教授为首的一批大学的微生物学家拜罗伊特创造了一个新的、模块化系统基因重组细菌,因此这些病原体转化为细胞工厂多功能磁nanoparticles-nanoparticles集成众多有用的属性和功能。
这些纳米粒子具有良好的生物相容性和优异的磁性，是生物技术和生物医学领域的潜在新材料。研究人员在《小型期刊》上描述了他们的发现。
从磁小体到多功能纳米颗粒
磁性细菌属于磁旋螺属，它们的游动行为与地球磁场一致。细胞内的磁性纳米颗粒被称为磁小体，它们以链状的方式排列，从而形成了细胞内的罗盘针。
每个磁小体包括一个磁性氧化铁核，它被一层膜包裹着。除了脂质外，这种膜还包括一系列不同的蛋白质。在拜罗伊特大学(University of Bayreuth)，微生物学家们有效地将具有生化活性的官能团与这些蛋白质结合起来。这些官能团来自不同的外来生物。
本研究中使用的技术始于涉及膜蛋白生物合成的细菌基因阶段。这些细菌基因与来自其他生物体的外源基因相连，这些外源基因调控各自功能蛋白的合成。
一旦这些基因被重新整合到基因组中，被重新编程的细菌就会产生磁小体来展示这些外来蛋白质。这些细菌被永久地固定在粒子的表面。
在分析中，膜蛋白与四个不同的功能基团(即外源蛋白)结合。这些官能团包括葡萄糖氧化酶，一种由霉菌产生的酶，它已经在生物技术上被使用，例如在糖尿病中作为“糖传感器”。
此外，一种由大肠杆菌产生的染料生成酶(其活性可以很容易地量化)和一种来自水母的绿色荧光蛋白被装载到磁小体的表面。来自lama(羊驼)的抗体片段代表第四官能团，它被用作多用途连接器。因此，这些细菌的基因编码具有所有这些特征，包括极好的磁小体磁化。
利用这一遗传策略，我们对细菌进行重新编程，使其产生磁小体，当受到紫外线照射时，磁小体会发出绿光，同时显示出新的生物催化功能。各种生化功能可以精确地安装在其表面。因此，活细菌的磁小体被转化成具有迷人功能和特性的多功能纳米颗粒。
德克·舒勒博士，贝罗伊特大学微生物系研究带头人和教授
舒勒博士继续说:“此外，当这些粒子从细菌中分离出来时，它们仍然保持着完整的功能——利用它们固有的磁性可以很容易地做到这一点。”
一个应用于生物医学和生物技术的基因工具箱
磁性小体的功能化当然不局限于拜罗伊特大学的微生物学家团队粘附在粒子表面的功能基团。相反，这些蛋白质可以毫不费力地被其他功能取代，从而提供了一个非常多用途的平台。
因此，基因重组为广谱工程磁小体表面铺平了道路。它为“遗传工具箱”提供了基础，帮助创建定制的磁性纳米颗粒，吸收不同的有用特性和功能。所有这些粒子的大小都在3-5纳米。
我们的基因工程方法是高度选择性和精确的，相比之下，例如，化学耦合技术没有那么有效和缺乏这种高度的控制。
Frank Mickoleit博士，研究第一作者和微生物学家，拜罗伊特大学
Mickoleit博士指出了这种新型生物材料的一个决定性的好处，“以前的研究表明，磁性纳米颗粒可能不会对细胞培养造成伤害。良好的生物相容性是粒子在生物医学中未来应用的重要前提，例如在磁成像技术中作为对比剂或在诊断中作为磁传感器。”
“例如，在未来，类似的粒子可能有助于检测和摧毁肿瘤细胞。生物反应器系统是另一个应用领域。装备有微小催化剂的磁性纳米颗粒将非常适合这一目的，并使复杂的生化过程成为可能，”Mickoleit博士补充说。
对于在表面上显示不同官能团的纳米粒子具有巨大的应用潜力，特别是在生物技术和生物医学领域。 磁性细菌现在可以作为多功能纳米工具箱的平台，激发合成生物学领域的科学创造力。 它将启动进一步有趣的研究方法。
Clarissa Lanzloth B.Sc.，拜罗伊特大学微生物学家
Lanzloth在她在拜罗伊特大学的“生物化学和分子生物学”硕士学位论文的结稿中也参与了最新研究。
