Spojení syntetické biologie a 3D tisku vytváří programovatelné živé materiály

Vědci využívají buňky k výrobě nových typů materiálů, které mohou růst, opravovat se a dokonce reagovat na své okolí. Tyto pevné „inženýrské živé materiály“ se vyrábějí vložením buněk do neživé matrice, která je zformována do požadovaného tvaru. Vědci nyní v časopise ACS Central Science uvádějí, že se jim podařilo vytisknout 3D bioink obsahující rostlinné buňky, které byly následně geneticky modifikovány, čímž vznikly programovatelné materiály. Aplikace by jednou mohly zahrnovat biomanufaktury a udržitelné stavebnictví.

Vědci v poslední době vyvíjejí konstruované živé materiály, přičemž jako živou složku používají především bakteriální a houbové buňky. Jedinečné vlastnosti rostlinných buněk však vzbudily nadšení pro jejich využití v inženýrských živých rostlinných materiálech (EPLM). Dosud vytvořené materiály na bázi rostlinných buněk však měly poměrně jednoduchou strukturu a omezenou funkčnost. Ziyi Yu, Zhengao Di a jejich kolegové to chtěli změnit vytvořením složitě tvarovaných EPLM obsahujících geneticky upravené rostlinné buňky s přizpůsobitelným chováním a schopnostmi.

Výzkumníci smíchali buňky tabákových rostlin s želatinou a hydrogelovými mikročásticemi, které obsahovaly Agrobacterium tumefaciens, bakterii běžně používanou k přenosu segmentů DNA do genomu rostlin. Tuto směs bioinkoustů pak vytiskli 3D tiskem na plochou desku nebo do nádoby naplněné jiným gelem a vytvořili tvary, jako jsou mřížky, sněhové vločky, listy a spirály. Poté byl hydrogel v tištěných materiálech vytvrzen modrým světlem, čímž struktury ztvrdly. Během následujících 48 hodin bakterie v EPLM přenesly DNA do rostoucích tabákových buněk. Poté byly materiály promyty antibiotiky, aby se bakterie zničily. V následujících týdnech, kdy rostlinné buňky v EPLM rostly a replikovaly se, začaly produkovat proteiny diktované přenesenou DNA.
(detaily jsou v angličtině)

Datum: 7.5.2024

programovatelné živé materiály