由工程Escherichia coli产生的瓦特里特微球的统计3D形态表征
Alex Y W Lin1, Zong-Yen Wu2, Alexander J Pattison1
1National Center for Electron Microscopy, Molecular Foundry, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, CA 94720, USA.
Biomaterials advances
|December 7, 2023
概括
工程细菌产生空洞的水矿微球用于生物医学用途. 自动化3D电子显微镜揭示了它们的纳米结构和在药物输送和再生医学中控制形态的潜力.
科学领域:
- 生物材料科学 生物材料科学
- 纳米技术纳米技术
- 微生物学 微生物学
背景情况:
- 空洞瓦特里特微球由于其生物相容性和高表面积,对生物医学应用有价值,如药物输送和再生医学.
- 这些微球的生物生产为创造先进生物材料提供了一个有前途的途径.
研究的目的:
- 为了证明使用工程Escherichia coli菌株生产空洞的瓦特里特微球.
- 使用先进的电子显微镜技术来描述这些生物微球的3D纳米尺度形态.
- 建立一种非破坏性,自动化的方法来分析生物材料的3D结构.
主要方法:
- 设计了一种大肠杆菌菌株与来自Sporosarcina pasteurii的尿酶基因集群.
- 在牛血清白蛋白的存在下,制造出空洞的瓦特里特微球.
- 利用3D高角度环状暗场扫描传输电子显微镜 (HAADF-STEM) 断层扫描用于纳米尺度形态表征.
- 采用自动化高通量HAADF-STEM成像技术进行微球形态的统计分析.
主要成果:
- 通过使用工程细菌菌株成功制造出空洞的瓦特里特微球.
- 描述了微球形状的演变,从圆形变为球形,随着尺寸的增加.
- 观察到内部空心的尺寸增加,并保持球形.
- 在纳米尺度上证明了外部尺寸和内部空洞结构之间的相关性.
- 验证了用于3D生物材料分析的自动化HAADF-STEM技术的非破坏性.
结论:
- 生物碳酸矿化可以利用生产有控制形态的空心瓦特里特微球.
- 自动传输电子显微镜是一种强大的工具,用于描述纳米级生物材料的3D形态.
- 这种方法使结构特征与潜在的化学和生物功能的定量相关性成为可能.
