用于解码环境微生物组中微生物暗物质的大孔硅胶芯片

从人体肠道到海底，微生物几乎遍布任何栖息地，无论环境多么恶劣。它们种类繁多的生存策略在生物技术中具有巨大的潜力。然而，这些生物中的大多数是未知的，因为它们无法被培养。

为了更好地利用这种“微生物暗物质”，卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)的一组研究人员现已开发出一种由多孔、可成型硅胶制成的“海绵”。该材料嵌入芯片中，吸收周围环境中的微生物，然后可用于进一步研究。研究结果发表在ACSAppliedMaterials&Interfaces上。

“令人惊讶的是，没有人想过使用医用硅胶来解决细菌问题，”KIT生物界面研究所化学生物学教授ChristofNiemeyer说。他指出，优势显而易见。例如，用于乳房植入物的特殊聚合物不会与其环境相互作用。它可以轻松修改，寿命长且价格低廉。

Niemeyer和他的团队偶然发现了它。这位化学家说，结果超出了他们的预期。“无论环境多么潮湿或干燥，这种材料都能吸收环境中的微生物。为此，必须将硅胶加工成多孔的海绵状结构，”他解释道。

“捕获”非常不同的细菌

实验表明，这种硅胶海绵可以在其孔中捕获范围非常广的微生物。在家禽养殖场干燥的空气中，研究小组确定了放线菌属。这些微生物是生产抗生素所必需的。此外，它们可用于生产治疗某些癌症疾病的物质。“使用海绵，我们可以捕获可能有益于生物医学的新细菌，”Niemeyer说。

将硅胶海绵浸入池中培育梭鲈时，也发生了类似的情况。研究人员发现许多属于候选门辐射组的细菌，远远超过传统的市售材料。“这些微生物约占微生物暗物质的70%，因为到目前为止它们还无法培养，”Anne-KristinKaster教授解释说。她和她在KITInstituteforBiologicalInterfaces-5的团队一起，使用最新的测序技术分析了捕获的微生物。

用食盐生产的硅胶海绵

该团队还证明，如果海绵经过适当准备，它可以丰富选定的细菌。例如，处理草甘膦的微生物被这种杀虫剂“引诱”到海绵中。与土壤样品接触后，多孔材料会在几天内被微生物定殖。

为了使医用硅胶适合微生物居住，研究人员必须以一种新的方式处理这种材料。该团队在聚合物中加入了食盐，聚合物随后再次溶解。结果，开发了由小通道连接的小孔。获得了所需的海绵状结构。对于应用，研究人员随后形成了一个“芯片”。这个小单元由与海绵相同的硅树脂组成，但呈均匀而非多孔的形式。

“硅胶芯片，即海绵和芯片的组合，可以通过标准方法轻松生产几乎任何尺寸和数量，”Niemeyer说。“获得的强大研究工具几乎可以在任何环境中使用。各种迹象表明，这种芯片非常适合微生物暗物质的系统研究。它为迄今为止无法培养的微生物的培养开辟了有趣的选择”