Nanoencapsulación de células individuales

Un equipo de investigación liderado por Yaoyao Zhang, Neel S. Joshi y Junling Guo nanoencapsuló la cepa probiótica Escherichia coli Nissle 1917 dentro de una cubierta de complejo metaloorgánico compuesta de Fe³⁺ ^y ácido tánico . La nanocubierta protegió las células probióticas de antibióticos de amplio espectro (p. ej., levofloxacino ), y las células nanoencapsuladas aliviaron la diarrea y la inflamación asociadas a los antibióticos en modelos animales. ^{[ 15 ]}

Jinyao Liu impulsó el campo de la terapéutica bacteriana mediante la formación y funcionalización de nanocápsulas de polidopamina . ^{[ 16 ]}

El laboratorio de Ariel Furst nanoencapsuló Pseudomonas chlororaphis con una red metal-fenólica de Mn²⁺ ^y epigalocatequina galato para proteger a esta bacteria fijadora de nitrógeno —que podría servir como sustituto de fertilizantes— de las duras condiciones de procesamiento industrial, incluyendo la liofilización , las altas temperaturas y la alta humedad. La P. chlororaphis nanoencapsulada mejoró las tasas de germinación de semillas hasta en un 150 % en semillas de plantas como el eneldo , el maíz , los rábanos y el bok choy , en comparación con las tratadas con P. chlororaphis fresca sin recubrimiento . ^{[ 17 ] [ 18 ] [ 19 ]}

Un equipo de investigación de los laboratorios de Xin Huang y Stephen Mann nanoencapsuló Chlorella pyrenoidosa individual dentro de una capa bicapa compuesta de polipirrol dopado con Fe³⁺ y carbonato de calcio. ^{[ 20 ] Esta} nanocapa creó un micro-nicho localizado que agotó el oxígeno y facilitó el transporte extracelular de electrones , permitiendo así la producción sostenida de hidrógeno bajo la luz del día y el aire ambiente mediante el cambio metabólico de la síntesis fotosintética de oxígeno en condiciones hipóxicas . Este sistema biónico de células de algas logró la generación continua de hidrógeno durante más de 200 días en presencia de ascorbato de sodio , eosina Y (fotosensibilizador) y trietanolamina (donador de electrones de sacrificio), y mantuvo la actividad durante 8 días después de la muerte celular. El laboratorio de Xin Huang también construyó una nanocapa alrededor de C. pyrenoidosa con polidopamina , lacasa y ácido tánico como bloques de construcción, para el cambio metabólico de la producción fotosintética normal de oxígeno a la producción fotobiológica de hidrógeno . ^{[ 21 ]}

Un equipo de investigación liderado por Joachim Say Chye Loo, Bin Cao, Jian-Rong Zhang, Jun-Jie Zhu y Qichun Zhang construyó nanocapas de polipirrol conductoras en Shewanella oneidensis MR-1 electroactiva para mejorar la eficiencia de la transferencia de electrones extracelulares entre el exoelectrógeno y un ánodo en celdas de combustible microbianas . El procedimiento de nanoencapsulación, que implicó la adsorción de Fe ³⁺ en superficies celulares seguida de la polimerización oxidativa in situ de pirrol , fue lo suficientemente suave como para preservar la viabilidad bacteriana y fue ampliamente aplicable a múltiples especies, incluyendo S. oneidensis MR-1 , Escherichia coli , Ochrobactrum anthropi y Streptococcus thermophilus . La S. oneidensis MR-1 nanoencapsulada exhibió una reducción de 23 veces en la resistencia a la transferencia de carga en comparación con la S. oneidensis MR-1 no tratada ; Cuando se utilizó en la celda de combustible microbiana , la S. oneidensis MR-1 nanoencapsulada produjo cinco veces más corriente y un aumento de 14 veces en la densidad de potencia máxima (147,9 μW/cm² ^frente a 9,8 μW/cm² ^, utilizando un electrodo de tela de carbono tratado con ácido). ^{[ 22 ]}

Un equipo de investigación liderado por Xuee Wu y Yuan-Peng Wang nanoencapsuló S. xiamenensis dentro de capas de polidopamina [tampón Tris-HCl (10 mM, pH 8,0), 3 mg mL⁻¹ ^de dopamina , 3 h]. Además de sus propiedades redox, la capa de polidopamina adsorbió flavinas secretadas por S. xiamenensis , lo que permitió un canal de transporte de electrones de doble mediador. La densidad de potencia máxima medida fue de 452,8 mW/m² ^para la S. xiamenensis nanoencapsulada (utilizando un electrodo de fieltro de carbono), 6,1 veces mayor que la del ánodo de S. xiamenensis sin nanoencapsular (74,7 mW/m² ⁾ . ^{[ 23 ]}

Un equipo de investigación liderado por Weidong Shi y Yang-Chun Yong nanoencapsuló S. oneidensis MR-1 con polidopamina [tampón Tris-HCl (10 mM, pH 8,5), 4 mg mL ⁻¹ de dopamina , 3 h] o nanopartículas de FeS. S. oneidensis MR-1 funcionalizado con FeS exhibió un mejor rendimiento que S. oneidensis MR-1 funcionalizado con polidopamina , alcanzando una densidad de potencia máxima de 3,21 W/m ^{2 (utilizando el electrodo de fieltro de carbono convencional), un aumento de 14,7 veces con respecto a} S. oneidensis MR-1 sin modificar (0,207 W/m ² ). ^{[ 24 ]} S. oneidensis MR-1 funcionalizado con polidopamina alcanzó una densidad de potencia máxima de 0,66 W/m ² bajo la misma configuración de celda de combustible microbiana.