几分钟“尝”出17种水污染物 这种检测平台的“味蕾”竟来自细菌
2020-08-25 13:18:51   来源：东方头条   

视觉中国供图

检测水质也能像妊娠检测一样快速、便捷、准确？日前，一项由美国西北大学的研究人员领导开发的新技术成果发表在《自然·生物技术》上，这项技术通过一个手持式平台，只需几分钟，就可以检测水质中包括有毒金属、药品、化妆品和清洁洗涤品等在内的17种不同污染物。当检测到污染物超过美国环保署（EPA）公布的标准时，它就会发出绿光。

天津大学化工学院教授齐浩介绍，这项看似便捷、简单的新技术，背后离不开人类改造自然能力的巨大提升。这项新技术依托无细胞合成生物学技术，通过工程化设计，操控超过百种生物分子，让它们协同工作，最终实现污水监测的目的。

破碎细胞膜，设计细胞更方便

“这个检测污染物的‘试纸’很有意思，看似和‘验孕棒’的使用方法一样，其实它完全超越了传统试纸的生化体系，制备方法比传统试纸复杂得多。”齐浩解释说，研究团队使用了来自细菌细胞的分子机器，他们将细菌用于品尝水中小分子的“味蕾”从细胞中取出，然后将它们设计重组。这些经过重新编程的“味蕾”在冷冻干燥后，变得耐储藏，可以做成“试纸”方便使用。

“这项技术主要是利用了无细胞合成生物学。合成生物学技术主要还是以细胞为底盘进行工程化设计。但是对细胞进行工程化设计是费时和困难的。”齐浩介绍，由于活细胞生命系统的复杂性、基因元件难以标准化、细胞膜的阻碍等，细胞的生长及适应性过程通常与工程设计目标不一致，生产出大量无效产物，大大限制了对生物组件的改造。

“我们要想用人工的设计，实现更多的人工目的，就要打破细胞的束缚。无细胞合成生物学就是利用细胞资源，破碎细胞膜，从细胞中取出包括DNA、RNA和蛋白质在内的分子元件，然后重新编程，以执行新的任务。也就是在体外开放体系中，实现基因转录、蛋白质翻译和代谢过程。”齐浩解释，细胞就像一台电脑，电脑中的主板、声卡、显卡等元件各有各的用处。我们在了解了每个元件的用途后，把电脑拆开，把各个原件分解出来，可以按照我们自己的目的运用各个元件的功能，加工改造生产出更多的产品。