细胞以化学语言相互交流,但那些来自不同王国的细胞,如细菌和酵母菌,却说着彼此几乎听不懂的方言。例如,通过研究微生物如何“说话”,研究人员希望有一天能控制它们的行为,以预防疾病。像这样的努力还处于起步阶段,但是在ACS的《纳米快报》上的一项新研究中,研究人员描述了第一个能让两个不相关的生物体交流的系统。
在自然界中,许多细胞发送和接收化学信号。这种策略可以让细菌调节自己的行为,让真菌交配,让人类细胞互相通知威胁。这种化学交流方式启发了研究人员设计他们自己的方式来加入这些对话,这样他们就可以给细胞下达指令。虽然一些研究已经检测了与一种细胞进行交流的微或纳米级颗粒,但尚未探索如何利用颗粒在两种不同类型的细胞之间进行交流。Martínez-Má?ez的Antoni Llopis-Lorente和他的同事们想要创造一种纳米级的转换装置,这样他们就可以在两个不同的生命王国之间传递化学信号——这在自然界中是很少发生的。
该团队用二氧化硅纳米颗粒组装了纳米翻译器,其中一种分子与葡萄糖反应,另一种分子被称为静脉霉素。他们构建的信号系统有两个步骤,他们分别进行测试,然后组合在一起。首先,研究人员通过将大肠杆菌暴露在乳糖中来发出信号。细菌将乳糖转化为葡萄糖,葡萄糖与纳米转换器反应。接下来,这个装置释放另一种信使化合物——静脉霉素。酿酒酵母检测到phleomyces cerevisiae,并通过荧光反应,这是他们的基因工程来做的。研究人员展望了类似的基于纳米翻译的通信系统的许多可能的应用。例如,研究人员说,这些设备可以用来告诉细胞关闭某些过程,打开其他过程,或者改变人类免疫细胞的活动来治疗疾病。