Дослідження

Вчені використовують бактерії як мікро-3d-принтери

Використовуючи нову техніку, дослідники створили тонко налаштовані структури, такі як ця модель легеневої альвеоли. Автор: Валерія Азовськакоманда з Університету Аалто використовувала бактерії, щоб виробити складно влаштовані Тривимірні об’єкти з наноцелюлози. Використовуючи цю техніку, команда може керувати зростанням колоній бактерій за допомогою надводовідштовхуючих — або» надгідрофобних ” – поверхонь.

Отримані об’єкти мають величезний потенціал медичного використання, включаючи підтримку регенерації тканин або як своєрідні «будівельні ліси» для заміни пошкоджених органів. Результати опубліковані в журналі ACS Nano. На відміну від волоконних об’єктів, створених за допомогою наявних на даний момент методів 3D-друку, нова техніка дозволяє орієнтувати волокна діаметром в тисячу разів тонше людської волосини в будь-якому напрямку, навіть поперек шарів, а також забезпечує різні градієнти товщини і топографії, що відкриває нові можливості застосування в регенерації тканин.

Такі фізичні характеристики дуже важливі для матеріалів, що підтримують ріст і регенерацію певних видів тканин в м’язах і мозку. «Це як мати мільярди крихітних 3D-принтерів, які вміщуються в пляшці — – пояснює Луїс Грека, аспірант в університеті Аалто. – Ми можемо уявити бактерії у вигляді природних мікроскопічних роботів, які беруть надані їм будівельні блоки і, при належних вступних даних, створюють складні форми і структури».

Опинившись в надгідрофобній матриці з водою і поживними речовинами: вуглеводами, білками і повітрям, — аеробні бактерії виробляють наноцелюлозу. Надгідрофобна поверхня, по суті, утримує тонкий шар повітря, який змушує бактерії створювати волоконну біоплівку, що повторює поверхню і форму матриці. З часом біоплівка зростає в товщину, і створений об’єкт стає міцніше.

Волокна наноцелюлози, створені бактеріями, приблизно в тисячу разів тонше людської волосини. Автор: Луїс Грека. Використовуючи цю техніку, команда створила Тривимірні об’єкти із заздалегідь заданими характеристиками, розміром від однієї десятої діаметра людської волосини і до 15-20 сантиметрів.

Нанорозмірні волокна не викликають негативних реакцій при контакті з тканинами людини. Метод також може бути використаний, щоб створювати реалістичні моделі органів для тренування хірургів або поліпшення точності тестів in vitro. “Дуже розбурхує можливість поліпшити ту область біовиробництва, яка змогла б скористатися перевагами міцних целюлозних нановолокон і мереж, утворених ними.

Ми досліджуємо їх застосування для допомоги при вікових змінах тканин, і цей метод — ще один крок вперед в цьому та інших напрямках», — говорить провідний дослідник групи професор Орландо Рохас. Він додає, що штам бактерії, використаної командою, Komagataeibacter medellinensis, був відкритий на місцевому ринку міста Медельїн в Колумбії попередньою групою з приватного Папського Боліварського університету. І в природі, і в інженерії надгідрофобні поверхні проектуються так, щоб мінімізувати прилипання частинок пилу і мікроорганізмів.

Очікується, що ця робота відкриє нові можливості використання надгідрофобних поверхонь для точного виробництва природних матеріалів. Надгідрофобне покриття утримує шар повітря між формою і бактеріальною культурою, направляючи зростання волокон наноцелюлози. Автор: Луїс Грекабактерії можуть бути як видалені, так і залишені в кінцевому матеріалі, так що 3D-об’єкти можуть еволюціонувати з часом, як живі організми.

Результати дослідження-це важливий крок на шляху до повного контролю над бактеріальним виробництвом матеріалів. “Наше дослідження насправді показує необхідність розуміння як окремих деталей взаємодії бактерій на кордоні двох середовищ, так і їх здатності створювати поновлювані матеріали. Ми сподіваємося, що ці результати також надихнуть як вчених, які працюють над створенням поверхонь, що відштовхують бактерій, так і тих, хто створює матеріали з бактерій”, – говорить доктор Блейз Тарді.
Джерело. Переклад Антон Меньшенін, редактор Олена Корольова.

Related posts

Leave a Comment