'Nanobot'病毒标记并围绕食物和水中的细菌

设计成“纳米机器人”的病毒可以从食物或水中找到并分离细菌。

这些病毒，称为噬菌体或只是噬菌体，自然地锁定在细菌上以感染它们(SN：7/12/03，第26页)。通过调整噬菌体的DNA并用磁性纳米粒子将它们去除，研究人员创造了一种工具，可以将细菌包裹起来并迫使它们自我揭示。研究人员3月20日在美国化学学会年会上报告说，这些修改可以提高在受污染的食物或水中根除细菌的敏感性和速度。

“你正在利用进化所做的力量......来结合细菌，然后我们只是帮助它一点点，”食品和生物系统工程师Sam Nugen说道，他是康奈尔大学设计这些噬菌体的团队的负责人。

用于检测细菌的竞争技术使用抗体，免疫应答的产物。但这些生产成本高，并且在较窄的温度和pH范围内效果最佳。Nugen说，相比之下，噬菌体“无处不在”，使它们在细菌捕猎方面可能更广泛地使用。“它们必须在比抗体更广泛的条件下进化。”

噬菌体利用腿状尾纤维上的蛋白质识别并捕获细菌，这些纤维与细菌细胞表面的化合物形成强烈的结合。为了感染细胞，噬菌体注射其遗传物质。这劫持了细胞，迫使其机器产生噬菌体克隆。

Nugen和合作者编程噬菌体以标记大肠杆菌。该团队的工程噬菌体含有额外的DNA，告诉细菌制造易于检测的酶。当感染导致细菌细胞破裂并释放新的噬菌体时，涉及酶的化学反应产生可测量的信号：光，颜色或电流。例如，噬菌体通过将液体变成红色或粉红色而暴露于牛奶和橙汁中的大肠杆菌。

研究人员还用含有磁性铁和钴核的纳米颗粒装载噬菌体。一旦噬菌体锁定在细菌上，研究人员即使在细菌破裂并宣布其存在之前，也可以使用磁铁使细菌上升。这使得研究人员能够检测低浓度的细菌：小于10个大肠杆菌中的水半杯细胞。常规方法将细菌培养成菌落以找到它们，这可能需要长达两天。但是使用噬菌体，Nugen和他的同事们跳过了这一步，并在几个小时内找到了细胞。

使用噬菌体进行磁分离将“非常适合食品和环境样品，因为它们往往非常脏，”迈克尔维德罗德说，他是马萨诸塞州美国陆军纳提克士兵研究，开发和工程中心的生物工程师，他没有参与这个调查。他说，食物中的盐，糖和脂肪可以减缓抗体检测的反应。

此外，噬菌体只感染可以繁殖的细菌，使测试人员能够区分活细胞和抗生素，热或氯杀死的细胞。Wiederoder说，对于食物来说，“无论细菌是活着还是死亡都是你生病与否之间的区别”。

纳米机器人也可用于血液或其他人体样本。在那里，噬菌体将提供一种方法来找到抗生素疗程后留下的抗性细菌。

接下来的挑战是：修补噬菌体以调整它们追踪的细菌。在自然界中，噬菌体捕食特定物种。但是在食物中，检测几种常见的罪犯，如大肠杆菌，沙门氏菌和李斯特菌可能会有所帮助，或者，对于仅发现致病性大肠杆菌并留下其余部分，可能会有更大的歧视。

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