Gli scienziati stanno sfruttando le cellule per creare nuovi tipi di materiali in grado di crescere, ripararsi e persino rispondere al loro ambiente. Questi solidi "materiali viventi ingegnerizzati" sono realizzati incorporando cellule in una matrice inanimata formata nella forma desiderata. Ora, i ricercatori riferiscono su ACS Central Science che hanno stampato in 3D un bioinchiostro contenente cellule vegetali che sono state poi geneticamente modificate, producendo materiali programmabili. Un giorno le applicazioni potrebbero includere la bioproduzione e l'edilizia sostenibile.
Recentemente, i ricercatori hanno sviluppato materiali viventi ingegnerizzati, basandosi principalmente su cellule batteriche e fungine come componente vivente. Ma le caratteristiche uniche delle cellule vegetali hanno suscitato entusiasmo per il loro utilizzo nei materiali viventi vegetali ingegnerizzati (EPLM). Tuttavia, i materiali a base di cellule vegetali creati fino ad oggi avevano strutture abbastanza semplici e funzionalità limitate.
Ziyi Yu, Zhengao Di e colleghi volevano cambiare la situazione creando EPLM dalla forma complessa contenenti cellule vegetali geneticamente modificate con comportamenti e capacità personalizzabili.
I ricercatori hanno mescolato cellule vegetali di tabacco con microparticelle di gelatina e idrogel che contenevano Agrobacterium tumefaciens, un batterio comunemente usato per trasferire segmenti di DNA nei genomi delle piante. Questa miscela di bioinchiostri è stata quindi stampata in 3D su una piastra piana o all'interno di un contenitore riempito con un altro gel per formare forme come griglie, fiocchi di neve, foglie e spirali.
Successivamente, l’idrogel presente nei materiali stampati è stato polimerizzato con luce blu, indurendo le strutture. Durante le successive 48 ore, i batteri negli EPLM trasferirono il DNA alle cellule del tabacco in crescita.
I materiali sono stati poi lavati con antibiotici per uccidere i batteri. Nelle settimane successive, man mano che le cellule vegetali crescevano e si replicavano negli EPLM, iniziarono a produrre proteine dettate dal DNA trasferito.
In questo studio dimostrativo, il DNA trasferito ha consentito alle cellule della pianta del tabacco di produrre proteine fluorescenti verdi o betalaine, pigmenti vegetali rossi o gialli apprezzati come coloranti naturali e integratori alimentari.
Stampando un EPLM a forma di foglia con due diversi bioinchiostri, uno che creava un pigmento rosso lungo le vene e l'altro un pigmento giallo nel resto della foglia, i ricercatori hanno dimostrato che la loro tecnica poteva produrre strutture complesse, spazialmente controllate e multifunzionali. /P>
Secondo i ricercatori, tali EPLM, che combinano le caratteristiche degli organismi viventi con la stabilità e la durabilità delle sostanze non viventi, potrebbero trovare impiego come fabbriche cellulari per sfornare metaboliti vegetali o proteine farmaceutiche, o anche in applicazioni di edilizia sostenibile.
Ulteriori informazioni: Progresso dei materiali viventi vegetali ingegnerizzati attraverso la crescita e la trasfezione delle cellule di tabacco BY-2 all'interno di impalcature di idrogel granulari su misura, ACS Central Science (2024). DOI:10.1021/acscentsci.4c00338 su pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acscentsci.4c00338
Informazioni sul giornale: ACS Scienza Centrale
Fornito dall'American Chemical Society
