Hefe mit Siliciumdioxid-Schale

Abgesehen von einer Reihe winziger Strahlentierchen und Kieselalgen haben einzelne Zellen normalerweise keine harte Schale. Koreanische Forscher haben eine Strategie entwickelt, einzelne Zellen von Bäckerhefe, Saccharomyces cerevisiae, mit einer künstlichen Schale aus Siliciumdioxid zu versehen. Wie das Team um Insung S. Choi berichtet, verdreifacht sich die Lebensdauer der so ummantelten Hefezellen, ihre Zellteilung wird dabei gezielt unterdrückt. Die Schale schützt die Zellen zudem gegen ungünstige äußere Bedingungen. Bisher war es zwar gelungen, Hefezellen mit einer mineralischen Phosphatschicht zu überziehen, jedoch ließen sich individuelle Zellen nicht künstlich in Siliciumdioxid einkapseln. Inspiriert durch die natürliche Schalenbildung in Kieselalgen entwickelten die Forscher einen biomimetischen Prozess, mit dem sich einzelne Zellen unter milden physiologischen Bedingungen ummanteln lassen. Die Oberfläche von Kieselalgen ist von speziellen langkettigen Molekülen bedeckt, die viele positiv geladene Atomgruppen tragen und die Biomineralisation auslösen. Die Forscher ahmen dies nach, indem sie die Zellmembranen der Hefezellen mit künstlichen Polymeren versehen, immer abwechselnd Schichten mit vielen positive Ladungen und Schichten mit vielen negativen Ladungen - insgesamt 21 Schichten. Werden die so behandelten Hefezellen in eine Lösung gegeben, die negativ geladenen Kieselsäure-Verbindungen enthält, lagern sich diese an die äußerste positiv geladene Schicht der Hefen an. Diese mineralisieren zu Siliciumdioxid und kapseln die Hefezellen vollständig ein. Genetisch veränderte Hefen stellen wichtige pharmazeutische Wirkstoffe her. In der molekularbiologischen Forschung setzt man die sehr einfach kultivierbaren Hefen oft für grundlegende Untersuchungen zellulärer Vorgänge ein und nutzt sie für die Diagnostik menschlicher Erkrankungen. Schutz und verbesserte Lagerfähigkeiten durch eine Schale könnten hier neue Potentiale eröffnen. Zudem kann die Schale als Gerüst für chemische und biologische Eigenschaftsmodifizierungen dienen.

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