طراحی و ساخت نانوبیوراکتور برای مطالعه تجربی سیستم بیولوژی

محققان دانشگاه تهران موفق به طراحی و ساخت نانوبیوراکتوری برای مطالعه تجربی سیستم بیولوژی و تولید محصولات در مسیرهای متابولیکی در خارج از سلول شدند.

نانوبیوراکتور ساخته شده مرتبط با پروژه دکتری مهدی پسران، دانشجوی نانوبیوتکنولوژی دانشکده علوم و فنون نوین دانشگاه تهران است که با راهنمایی دکتر قاسم عموعابدینی دفاع شد. در این تحقیق که کار عملی و آزمایشگاهی آن در مرکز پژوهشی فناوری‌های نوین در مهندسی علوم زیستی دانشگاه تهران به انجام رسیده، با استفاده از روش تقلید زیستی، مسیر متابولیسمی تثبیت نیتروژن در خارج از سلول ساخته شده است. این مسیر متابولیسمی توسط نانوبیوراکتورهایی که از بستر نانوفایبرهای سلولزی طبیعی ساخته شده بودند، در خارج از سلول مشابه‌سازی شد.

هر سه آنزیم این مسیر یعنی اوره آز، گلوتامات دهیدروژناز و گلوتامین سنتتاز در بستر نانوبیوراکتورها تثبیت شدند و در شرایط کاملاً کنترل‌شده واکنش‌ها را به انجام رساندند. تمامی شرایط کارکردی آنزیم‌های مذکور مدل‌سازی و بهینه‌سازی و در شرایط تعریف‌شده واکنش‌ها به انجام رسیدند. نانوبیوراکتور ساخته شده توانایی انجام واکنش‌های پشت سرهم را داشته و برای اولین بار در جهان این مسیر متابولیسمی سه آنزیمی در خارج از سلول تشکیل شد و در ادامه مورد استفاده قرار گرفت.

در این پژوهش با استفاده از واکنش‌های پشت سر هم سه آنزیمی، اوره به یک محصول زیستی با ارزش تبدیل شد. ابتدا هر یک از آنزیم‌ها در شرایط بهینه، بر روی نانوفیبرهای سلولزی تثبیت و سپس در واکنش‌های پشت سر هم شرکت داده شدند. تثبیت هر سه آنزیم در فضای نانویی دارای نوآوری بوده و انتخاب جنس مناسب نانو فایبر نیز از نوآوری‌های این کار است.

استفاده از این سیستم محققان را قادر خواهد کرد که مسیرهای متابولیسمی داخل سلول مبتنی بر مهندسی متابولیسم و سیستم‌های بیولوژی را مورد مطالعه تجربی قرار دهند و امکان تولید محصولات بیولوژیک را در مقیاس مینیاتوری فراهم کنند. نتایج حاصل از این تحقیق می‌تواند در حوزه‌های زیست پزشکی، ساخت کلیه مصنوعی و ابزار مطالعه سیستم‌های بیولوژی در آینده مورد استفاده قرار گیرد.

بر اساس اعلام روابط عمومی دانشگاه تهران، این تحقیق با عنوان Nano-bioreactor Apparatus and Method of Manipulating Extracellular Metabolic System در اداره ثبت اختراع بین‌المللی (US Patent) با شماره ثبت ۶۵۱/۴۶۰/۱۵ در تاریخ ۲۵ می ۲۰۱۷ با حمایت صندوق حمایت از پژوهشگران ثبت شده است.

 

مطالعه بیشتر :   با عجیب‌ترین لپ‌تاپ‌های حال حاضر جهان آشنا شوید
فیسبوک توییتر گوگل + لینکداین تلگرام واتس اپ کلوب