Esta impresora 3D utiliza tinta hecha de microbios para imprimir gotas vivas
Hemos visto cómo la impresión 3D puede revolucionar ciertos procesos de fabricación, ya sea en la Tierra o en otros lugares, pero existe un área de investigación en crecimiento que está examinando formas en las que esto se puede aplicar a la producción de estructuras biológicas vivas.
En un nuevo estudio, los científicos han descrito un nuevo tipo de «tinta viva» o tinta biológica hecha de Escherichia coli células bacterianas, que pueden imprimirse en 3D para crear hidrogeles en diferentes tipos de formas que liberan diferentes tipos de medicamentos o absorben toxinas, según cómo se fabrican.
Lo que hace que este enfoque sea diferente de los bioenlaces anteriores es la forma en que utiliza la programación genética para controlar las propiedades mecánicas de la tinta en sí, lo que resulta en mejores resultados finales en el material terminado y usos más prácticos de la tinta (algunos bioenlaces existentes no funcionan bien en la habitación temperatura por ejemplo).
Ejemplos de bioenlaces impresos. (Joshi et al., Nature Communications, 2021)
«Un árbol tiene células incrustadas en él y pasa de semilla a árbol asimilando los recursos de su entorno para implementar estos programas de construcción estructural», dice el biólogo químico Neel Joshi de la Universidad Northeastern de Massachusetts.
«Lo que queremos hacer es algo similar, pero donde entregamos estos programas en forma de ADN que escribimos e ingeniería genética».
Funciona mediante la bioingeniería de células bacterianas para crear nanofibras vivas. los E. coli las células se combinaron con otras sustancias para crear las fibras, utilizando un proceso químico inspirado en fibrina – una proteína que juega un papel clave en la formación de coágulos sanguíneos en mamíferos.
Estas nanofibras a base de proteínas se pueden introducir en una impresora 3D y manipular en varias formas. A diferencia de los bioenlaces anteriores, este no utiliza sustancias artificiales y es completamente orgánico. Se exprime como pasta de dientes, pero luego puede mantener su forma si no se seca.
Hasta ahora, la técnica se ha utilizado para realizar objetos muy pequeños: un círculo, un cuadrado y un cono. Pero ahora que los científicos han demostrado que la tinta microbiana se puede imprimir en 3D de esta manera, abre más posibilidades para el futuro.
«Si tomaras todo este cono y lo sumerjas en una solución de glucosa, las células comerían esa glucosa y producirían más de esa fibra y convertirían el cono en algo más grande». dijo Joshi.
«Existe la posibilidad de aprovechar el hecho de que hay células vivas allí. Pero también puede simplemente matar las células y usarlas como material inerte».
En experimentos, el equipo pudo combinar su bioenlace con otros microbios para realizar tareas específicas: absorber sustancias químicas tóxicas, por ejemplo, o administrar un antiinflamatorio.Cáncer medicamento. En el futuro, la tinta también podría diseñarse para autorreplicarse, dijeron los investigadores.
Este estudio se basa en Trabajo anterior por el mismo equipo, viendo cómo E. coli Las células podrían transformarse en un hidrogel que se auto-replica cuando entra en contacto con un tejido en particular, lo que abre un nuevo método de fabricación sostenible que podría usarse en La luna y marzo así como aquí en la Tierra.
Aunque el bioink imprimible en 3D solo se ha utilizado hasta ahora a pequeña escala, eventualmente podría utilizarse en todo, desde la construcción de estructuras autorreparables hasta la producción de tapas de botellas capaces de eliminar sustancias químicas peligrosas del agua.
«La biología es capaz de hacer cosas similares», dijo Joshi. «Piense en la diferencia entre el pelo, que es flexible, y los cuernos de un ciervo o un rinoceronte o algo así. Están hechos de materiales similares, pero tienen funciones muy diferentes. La biología lo ha descubierto. Cómo ajustar estas propiedades mecánicas utilizando un conjunto limitado de bloques de construcción «.
La investigación fue publicada en Comunicación de la naturaleza.
