Methoden zur Einbettung zellfreier Proteinsynthesereaktionen in makroskalige Hydrogele

Wir wissen, dass lebende Systeme kontinuierlich Informationen aus vielen verschiedenen Quellen integrieren und dass diese Signale komplexe und subtile Reaktionen auslösen. Ein Großteil dieser Informationsverarbeitung findet auf molekularer Ebene statt. Wir sind daran interessiert, diese Prozesse innerhalb von Materialien, aber ohne Zellen zu betreiben.

Ziel ist es, Materialien mit neuartiger Funktionalität auszustatten. Die Herausforderungen in dieser Arbeit liegen in erster Linie in der zellfreien Proteinsynthesereaktion und nicht in der Arbeit mit Hydrogel. Zellreaktionen erfordern hochwertiges Zelllysat sowie hochwertige und reine DNA, um gut zu funktionieren.

Dieses Protokoll ermöglicht es Forschern, molekularbiologische Reaktionen in ein physikalisches, biologisch abbaubares Material einzubetten, das außerhalb des Labors mitgenommen werden kann. Da der Reaktionsausgang direkt mit dem Materialchassis interagiert, besteht außerdem Potenzial für die Entwicklung von Materialien mit neuartigen Sensor- und Reaktionsfähigkeiten. Kurzfristig sehen wir in diesen Methoden einen neuen Weg zum Einsatz zellfreier Diagnosegeräte.

Dieses Protokoll ermöglicht es, eine Reihe von Geräten zu erstellen und räumlich in einer Weise zu organisieren, die für flüssige Reaktionen nicht möglich ist. Unsere zukünftigen Interessen sind zweierlei. Erstens sind wir daran interessiert, die Art der von uns verwendeten Hydrogele zu erweitern, um der Arbeit mehr Materialfunktionalität zu verleihen.

Zweitens sind wir daran interessiert, die Komplexität und Leistungsfähigkeit der Gennetzwerke, die wir in Gelen betreiben, zu erhöhen und die biologische Funktionalität dieser Systeme zu erweitern.