por Edd Gent
Nuestro dominio de la biología ha mejorado dramáticamente en las últimas décadas , pero estamos todavía en gran parte restringido a n de atura repertorio de formas. Eso podría estar a punto de cambiar con la creación de una tinta viva hecha de microbios que se puede imprimir en una variedad de formas 3D.
La fabricación aditiva, o impresión 3D, promete reescribir la forma en que construimos y fabricamos todo, desde productos de consumo hasta casas. E incluso se ha abierto camino en las ciencias de la vida, donde las denominadas “tintas biológicas” se utilizan para imprimir en 3D tejidos u organoides vivos para la investigación médica y, con suerte, algún día órganos enteros para trasplantes.
También ha habido mucho interés en crear “tintas vivas” más versátiles compuestas de bacterias, que pueden ser modificadas genéticamente para hacer de todo, desde administrar medicamentos hasta limpiar contaminantes. Pero hasta ahora, los enfoques se han basado en mezclar microbios con polímeros que ayudan a proporcionar a la tinta cierta integridad estructural.
Ahora, los investigadores han desarrollado una nueva tinta viva que hace honor a su nombre al reemplazar los polímeros con una proteína producida por la bacteria E. coli modificada genéticamente . Los investigadores dicen que esto abre la puerta a la siembra de estructuras vivas a gran escala a partir de nada más que un simple cultivo celular.
La clave del avance fue reutilizar las proteínas que secretan las células de E. coli para que se unan y formen biopelículas difíciles de cambiar. En un artículo publicado en Nature Communications , los investigadores describen cómo modificaron genéticamente las bacterias para producir dos versiones diferentes de esta proteína conocida como “perilla” y “agujero”, que luego se unen para formar una malla reticulada robusta.
Pasaron esta mezcla a través de un filtro para eliminar las células y crear una sustancia similar a un gel que podría usarse en una impresora 3D. A continuación, esta tinta fue exprimido a cabo en un medio-mil l hebras iMeter para crear una variedad de formas, incluyendo una rejilla, un cono, una caja, y un anillo.
El equipo también demostró que podían incrustar la tinta con bacterias modificadas genéticamente para crear estructuras con funciones novedosas. En una prueba, agregaron células que fueron diseñadas para liberar el medicamento contra el cáncer azurina cuando se exponen a una sustancia química en particular.
También lo combinaron con bacterias diseñadas para absorber el químico tóxico BPA, que puede ser liberado por algunos plásticos. En otro experimento, agregaron microbios que continuaron creciendo después de la impresión, a menos que estuviera presente una sustancia química específica.
“ La belleza del trabajo radica en la capacidad de programar genéticamente la respuesta funcional del material vivo impreso”, dijo a New Scientist André Studart de ETH Zürich en Suiza .
Los investigadores dicen que el enfoque podría tener aplicaciones en medicina y para eliminar toxinas del medio ambiente. En un comunicado de prensa , el autor principal Neel Joshi de la Universidad Northeastern sugiere la posibilidad de imprimir el BPA-neutrali z material de ING en el interior de una tapa de botella de plástico para absorber la sustancia tóxica.
De manera más ambiciosa, que piensa que la técnica podría ser algún día un enfoque atractivo para la construcción de la estructura de s en el espacio o en otros planetas , donde el transporte de la materia prima s es difícil y costoso.
En teoría, todo lo que necesitaría enviar son los microbios, que podrían producir todo lo que necesita para sus estructuras in situ. Y los artículos producidos podrían tener propiedades novedosas , como la capacidad de curar ellos sel ves cuando está dañado o para responder a las señales ambientales.
Eso es probablemente muy lejos teniendo en cuenta las estructuras que han Buil t hasta el momento son sólo unos pocos milímetros de diámetro. Producir cantidades industriales de la tinta también tendrá una gran cantidad de optimi z ación, y la receta, probablemente tendrá que ser ajustado como la versión actual no puede hacer frente a la desecación.
Pero los investigadores han demostrado el principio general de que es posible crear las materias primas para la impresión 3D a partir de unas pocas células. Y dado el rápido progreso en biología sintética e ingeniería genética, es posible que las tintas vivas mucho más robustas y capaces no estén demasiado lejos.
Crédito de la imagen: Duraj-Thatte et al., Nature Communications
Fuente: https://singularityhub.com/2021/11/29/how-scientists-used-2d-living-ink-to-print-3d-structures/