Vi sinh vật cực đoan, vi sinh vật phát triển mạnh trong môi trường khắc nghiệt như suối nước nóng ở Yellowstone, Hoa Kỳ và ở độ sâu băng giá của Nam Cực, mang đến những hiểu biết sâu sắc về khả năng phục hồi của sự sống trên Trái đất và hơn thế nữa. Mặc dù vi khuẩn đã được sử dụng để sản xuất thực phẩm và thuốc trong nhiều thiên niên kỷ, nhưng các ứng dụng hiện đại vẫn gặp khó khăn trong việc giữ cho các sản phẩm vi sinh này tồn tại được trong quá trình sản xuất, vận chuyển và bảo quản.

Nhóm nghiên cứu tại Bệnh viện Phụ nữ Brigham và MIT đặt ra mục tiêu phát triển các vi sinh vật cực đoan tổng hợp có độ ổn định để sử dụng trong điều trị các bệnh về đường tiêu hóa và bệnh chuyển hóa, cũng như trong các sứ mệnh không gian. Bằng cách kết hợp vi khuẩn với nhiều vật liệu khác nhau, các nhà khoa học đã tạo ra những công thức giúp vi khuẩn chịu được nhiệt độ khắc nghiệt, quy trình sản xuất khắc nghiệt và bức xạ mà không cần làm lạnh. Những phát hiện này đã được công bố trên tạp chí Nature Materials.

Giovanni Traverso, bác sĩ tiêu hóa tại Khoa Tiêu hóa, Gan và Nội soi của Bệnh viện Phụ nữ Brigham cho biết: “Khả năng ổn định các liệu pháp tiềm năng hoặc các biện pháp can thiệp khác có thể mang tính biến đổi trong nhiều môi trường khác nhau, bao gồm chăm sóc sức khỏe, nông nghiệp và khám phá không gian. Chúng tôi nhận thấy điều đó có thể được thực hiện mà không cần đến các quy trình chuỗi cung ứng được kiểm soát về nhiệt độ rất tốn kém và hạn chế".

Phòng thí nghiệm của bác sỹ Traverso tập trung ổn định thuốc và tăng cường hấp thu chúng trong đường tiêu hóa. Gần đây, họ đã kiểm tra các chế phẩm sinh học không kê đơn và phát hiện ra sự khác biệt đáng kể giữa hàm lượng được ghi trên nhãn và hàm lượng thực tế, dẫn đến việc thúc đẩy phát triển các vi khuẩn cực đoan tổng hợp. Nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm hơn 2.000 tổ hợp vật liệu - vi khuẩn, xác định các chất ổn định duy nhất cho ba chủng vi khuẩn và một loại nấm men. Các vi khuẩn này cần để điều trị bệnh và cải thiện năng suất cây trồng, được trộn với các thành phần an toàn được Cục Quản lý thực phẩm và dược phẩm (FDA) chấp thuận. Các công thức này phải trải qua các quy trình như đông lạnh, sấy khô, nghiền và tạo hạt ướt để tối ưu hóa độ ổn định và khả năng tồn tại của chúng.

Ngoài ra, các công thức cũng đã được kiểm tra mức độ ổn định khi bảo quản ở nhiệt độ phòng và khả năng chịu được nhiệt độ, áp suất, dung môi và bức xạ ion hóa cao. Kết quả cho thấy vi khuẩn không chỉ sống sót mà còn duy trì hiệu quả theo thời gian mà không cần bảo quản lạnh. Các ví dụ bao gồm một loại vi khuẩn có hiệu quả chống lại bệnh tiêu chảy khi đi du lịch và một loại vi khuẩn khác được sử dụng để cố định đạm cho cây trồng. Các nhà nghiên cứu hiện đang hợp tác với Quỹ Bill & Melinda Gates để khám phá những công thức vi khuẩn phục vụ hoạt động chăm sóc sức khỏe phụ nữ và trẻ sơ sinh.