用于超声造影的微囊藻气囊提取新方法
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国家重点研发计划(2020YFA0908801)


A new method for isolating gas vesicles from Microcystis for ultrasound contrast
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    摘要:

    气囊是一种由蛋白质外壳包裹气体形成的纳米级细胞结构,常见于蓝藻和嗜盐古菌中。气囊中包含的气体在超声波作用下,能够散射声波并产生谐波信号而增强信噪比,具备成为新型超声造影剂的潜质。但目前提取气囊的方法主要是传统的高渗裂解法,该操作过程烦琐、得率低,不适用于气囊的大规模提取。针对这些技术瓶颈,文中建立了一种快速、高效的微囊藻气囊分离方法,称为H2O2法。较传统的高渗裂解法该方法可将气囊的得率提升3倍以上,提取气囊的时间从24 h缩短为7 h。H2O2法不仅适用于实验室培养的微囊藻中气囊的提取,同时适用于提取含有胶鞘壁的野外群体微囊藻的气囊。用H2O2法提取的气囊表现出良好的超声造影特性。总之,该技术以其高效性和广谱性展现出较好的工业生产潜力,为开发气囊作为生物合成的超声造影剂提供了技术支持。

    Abstract:

    Gas vesicles are a unique class of gas-filled protein nanostructures which are commonly found in cyanobacteria and Halobacterium.The gas vesicles may scatter sound waves and generate harmonic signals,which enabled them to have the potential to become a novel ultrasound contrast agent.However,the current hypertonic cracking method for isolating gas vesicles contains tedious operational procedures and is of low yield,thus not suitable for large-scale application.To overcome these technical challenges,we developed a rapid and efficient method for isolating gas vesicles from Microcystis. The new H2O2-based method increased the yield by three times and shortened the operation time from 24 hours to 7 hours.The H2O2method is not only suitable for isolation of gas vesicles from laboratory-cultured Microcystis,but also suitable for colonial Microcystis covered with gelatinous sheath. The gas vesicles isolated by H2O2 method showed good performance in ultrasound contrast imaging.In conclusion,this new method shows great potential for large-scale application due to its high efficiency and wide adaptability,and provides technical support for developing gas vesicles into a biosynthetic ultrasonic contrast agent.

    参考文献
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    引证文献
引用本文

许瑞,龙欢,汪迎晖,黄开耀. 用于超声造影的微囊藻气囊提取新方法[J]. 生物工程学报, 2022, 38(4): 1589-1601

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  • 收稿日期:2021-03-30
  • 最后修改日期:2021-05-26
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  • 在线发布日期: 2022-04-22
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