3D tištěný “živý inkoust” je nadějí jak pro stavebnictví, tak i zdravotnictví

Datum 29.01.2022

Foto: Duraj-Thatte

Živý inkoust vyrobený výhradně z bakteriálních buněk lze vytisknout na 3D tiskárně a vytvořit z něj struktury, které dokáží uvolňovat léky proti rakovině nebo odstraňují toxiny.

Tento mikrobiální inkoust je prvním tisknutelným gelem, který je vyroben výhradně z proteinů produkovaných buňkami E.coli bez přídavku dalších polymerů.

“Je to první svého druhu… živý inkoust, který může reagovat na prostředí. Matrici, kterou tyto bakterie běžně využívají jako stínící materiál, jsme znovu použili k vytvoření biologického inkoustu,” říká Avinash Manjula-Basavanna z Massachusettského technologického institutu v Bostonu.

Vložením jiného druhu geneticky modifikované E.coli do gelu vytvořil Manjula-Basavanna se svými kolegy živé struktury, které buď uvolňovaly protirakovinné léčivo azurin, nebo zachycovaly toxin bisfenol A (BPA) z životního prostředí. BPA se běžně používá k výrobě plastů a je spojován s neplodností a rakovinou.

Výzkumníci vyrobili inkoust z molekul proteinového polymeru zvaného Curliho nanovlákna. Nejprve geneticky upravili buňky E. coli tak, aby produkovaly podjednotky Curliho nanovlákna, které měly připojeny jeden ze dvou opačně nabitých modulů, známých jako “knoflík” nebo “díra”. Pěstováním směsi těchto dvou typů buněk vytvořili Curliho vlákna, která se vzájemně propojila, když se knoflíky z jednoho vlákna zaklesly do opačně nabitých děr z jiného vlákna.

Tým poté bakterie přefiltroval přes nylonovou membránu, aby se zesíťovaná vlákna koncentrovala, a poté buňky ze směsi odstranil. Vznikl tak gel, který měl vhodnou viskozitu a pružnost pro tisk.

Gel by mohl být protlačen tryskou a vytvořit vlákna široká asi půl milimetru. Navzdory malé šířce byla vlákna dostatečně pevná, aby držela pohromadě, aniž by se přetrhla, když byla natažena mezi dvěma sloupky vzdálenými od sebe 16 milimetrů.

Genetickou modifikací dalších bakterií E.coli, aby produkovaly azurin v přítomnosti chemické látky zvané IPTG, a následným zasazením těchto buněk do gelu vědci zjistili, že mohou z gelu vytvořit živou strukturu, která v případě potřeby dokáže uvolňovat azurin.

Ve svých pokusech pokračovali vytvořením další populace E. coli, která produkovala podjednotky curli, jež se mohly vázat na BPA. Tyto buňky pak vložili do gelu, což jim umožnilo zachytit téměř 30 % toxinu z okolní kapaliny během 24 hodin.

Životnost gelu se musí ještě konkrétně otestovat, ale v laboratoři existují živé struktury, které zůstaly stabilní již po dobu několika let, říká Manjula-Basavanna.

“Krása této práce spočívá ve schopnosti geneticky naprogramovat funkční odezvu tištěného živého materiálu,” říká André Studart z ETH Zürich ve Švýcarsku.

Ondřej Novák
zdroj: Nature Communication

Eaton 700 x 200 px

Napsat komentář