_ Căsătoria biologiei sintetice și 3D imprimarea produce materiale vii programabile

Oamenii de știință valorifică celulele pentru a produce noi tipuri de materiale care se pot dezvolta, se pot repara și chiar pot răspunde la mediul lor. Aceste „materiale vii proiectate” solide sunt realizate prin încorporarea celulelor într-o matrice neînsuflețită care se formează într-o formă dorită. Acum, cercetătorii raportează în ACS Central Science că au imprimat 3D o biocerneală care conține celule vegetale care au fost apoi modificate genetic, producând materiale programabile. Aplicațiile ar putea include într-o zi bioproducția și construcția durabilă.

Recent, cercetătorii au dezvoltat materiale vii proiectate, bazându-se în principal pe celulele bacteriene și fungice ca componentă vie. Dar trăsăturile unice ale celulelor vegetale au stârnit entuziasmul pentru utilizarea lor în materiale vii ale plantelor (EPLM). Cu toate acestea, materialele pe bază de celule vegetale create până în prezent au avut structuri destul de simple și funcționalitate limitată.

Ziyi Yu, Zhengao Di și colegii săi au vrut să schimbe acest lucru prin realizarea de EPLM-uri complicate care conțin celule vegetale modificate genetic, cu personalizabile. comportamente și capacități.

Cercetătorii au amestecat celule de plante de tutun cu microparticule de gelatină și hidrogel care conțineau Agrobacterium tumefaciens, o bacterie folosită în mod obișnuit pentru a transfera segmente de ADN în genomul plantelor. Acest amestec de biocerneală a fost apoi imprimat 3D pe o placă plată sau în interiorul unui recipient umplut cu alt gel pentru a forma forme precum grile, fulgi de zăpadă, frunze și spirale.

În continuare, hidrogelul din materialele imprimate a fost întărit cu lumina albastra, intarind structurile. În cele 48 de ore care au urmat, bacteriile din EPLM au transferat ADN-ului celulelor de tutun în creștere.

Materialele au fost apoi spălate cu antibiotice pentru a ucide bacteriile. În săptămânile următoare, pe măsură ce celulele vegetale au crescut și s-au replicat în EPLM-uri, au început să producă proteine ​​dictate de ADN-ul transferat.

În acest studiu de dovadă a conceptului, ADN-ul transferat a permis celulelor plantelor de tutun. pentru a produce proteine ​​verzi fluorescente sau betalaine — pigmenți vegetali roșii sau galbeni care sunt apreciați ca coloranți naturali și suplimente alimentare.

Prin imprimarea unui EPLM în formă de frunză cu două biocerneluri diferite — una care a creat pigment roșu de-a lungul venelor iar celălalt un pigment galben în restul frunzei — cercetătorii au arătat că tehnica lor ar putea produce structuri complexe, controlate spațial și multifuncționale.

Asemenea EPLM, care combină trăsăturile organismelor vii cu stabilitatea și stabilitatea. durabilitatea substanțelor nevii, ar putea găsi o utilizare ca fabrici celulare pentru a produce metaboliți vegetali sau proteine ​​​​farmaceutice sau chiar în aplicații de construcții durabile, potrivit cercetătorilor.

(Fluierul)