哈佛研究人員開(kāi)發(fā)微生物墨水以 3D 打印活體材料

如果您被告知 3D 打印越來(lái)越接近徹底改變科學(xué)，您會(huì )怎么做？哈佛大學(xué)和布萊根婦女醫院的一組研究人員正在迎接挑戰。最近，他們開(kāi)發(fā)了一種微生物墨水或水凝膠來(lái) 3D 打印活體材料。據研究人員稱(chēng)，這種創(chuàng )新材料將能夠釋放藥物或去除環(huán)境中的化學(xué)污染物。這可能會(huì )導致癌癥研究或外太空先進(jìn)應用的革命。該項目的結果發(fā)表在《自然通訊》雜志的文章中，可編程微生物墨水用于 3D 打印 由 Duraj-Thatte 等人的基因工程蛋白質(zhì)納米纖維生產(chǎn)的活體材料， 他們解釋了他們多年來(lái)進(jìn)行的開(kāi)發(fā)過(guò)程，直到他們能夠證明這項技術(shù)在科學(xué)中的有效性和機會(huì )。

 

哈佛研究人員開(kāi)發(fā)微生物墨水以 3D 打印活體材料

 

今天，我們正在目睹生物學(xué)和材料工程，在實(shí)施之間不斷增長(cháng)的協(xié)同添加劑生產(chǎn) 也開(kāi)始發(fā)揮作用的一個(gè)關(guān)鍵工具。我們已經(jīng)看到了科羅拉多大學(xué)的成功故事，它開(kāi)發(fā)了一種能夠模仿復雜生物組織的 3D 可打印材料?；蛘呖茖W(xué)家們用ulvan（一種海藻）創(chuàng )造了一種新型生物墨水，他們認為這種墨水會(huì )促進(jìn)傷口愈合。這一次，哈佛大學(xué)的專(zhuān)家利用轉基因蛋白質(zhì)納米纖維創(chuàng )造了可編程微生物墨水。

 

微生物墨水用于 3D 打印活體材料

 

考慮到這個(gè)想法，研究人員將細菌大腸桿菌（也稱(chēng)為大腸桿菌）和修飾的蛋白質(zhì)納米纖維摻入墨水中。大腸桿菌是一種屬于腸桿菌科的細菌，存在于恒溫動(dòng)物以及人類(lèi)的胃腸道微生物群中。藻酸鹽和大腸桿菌的混合物被 3D 打印在氯化鈣表面上。這是因為藻酸鹽分子在此基體上交聯(lián)形成固化凝膠。關(guān)于制造過(guò)程本身，研究人員在發(fā)表的文章中評論道，“雖然已經(jīng)探索了噴墨印刷、接觸印刷、絲網(wǎng)印刷和平版印刷技術(shù)來(lái)印刷微生物，但基于擠出的生物印刷由于其簡(jiǎn)單性、與各種生物墨水的兼容性和成本效益，已成為應用最廣泛的技術(shù)之一。儀表。”  

哈佛研究人員開(kāi)發(fā)微生物墨水以 3D 打印活體材料

 

在整個(gè)研究過(guò)程中，專(zhuān)家們遇到了許多挑戰。其中之一涉及在 3D 打印過(guò)程中成功使用的活體材料的特性。為此，生物墨水必須滿(mǎn)足兩個(gè)主要要求：擠出的低粘度，但同時(shí)足夠高以在打印后保持其形狀。為此，科學(xué)家們受到了所謂的纖維蛋白的啟發(fā)，纖維蛋白是一種能夠通過(guò)三維網(wǎng)絡(luò )形成血凝塊的纖維狀蛋白質(zhì)。

 

盡管未來(lái)充滿(mǎn)希望，但生活材料的發(fā)展還有很長(cháng)的路要走。事實(shí)上，哈佛團隊聲稱(chēng)它可以用于針對某些癌癥的研究，甚至可以為未來(lái)的火星殖民地提供幫助。