Un inchiostro 3D fatto di cellule viventi per creare strutture viventi

Fig. 1:Schemi della strategia di progettazione, produzione e applicazioni funzionali dell'inchiostro microbico. un E. coli è stato geneticamente modificato per produrre inchiostro microbico fondendo i domini proteici α (manopola) e γ (foro), derivati dalla fibrina, al componente strutturale principale delle nanofibre curli, CsgA. Dopo la secrezione, i monomeri CsgA-α e CsgA-γ si autoassemblano in nanofibre reticolate dall'interazione di legame manopola-foro. b I domini manopola e foro sono derivati dalla fibrina, dove svolgono un ruolo chiave nella polimerizzazione supramolecolare durante la formazione di coaguli di sangue. c Il protocollo per produrre inchiostro microbico dalle nanofibre proteiche ingegnerizzate prevede coltura batterica standard, fasi di lavorazione limitate e nessuna aggiunta di polimeri esogeni. L'inchiostro microbico è stato stampato in 3D per ottenere materiali viventi funzionali. Credito:DOI:10.1038/s41467-021-26791-x

Un team di ricercatori dell'Università di Harvard e del Brigham and Women's Hospital, Harvard Medical School, ha sviluppato un tipo di inchiostro vivente che può essere utilizzato per stampare materiali viventi. Nel loro articolo pubblicato sulla rivista Nature Communications , il gruppo descrive come hanno realizzato il loro inchiostro e i possibili utilizzi.

Per diversi anni, gli ingegneri microbici hanno lavorato per sviluppare un mezzo per creare materiali viventi da utilizzare in un'ampia varietà di applicazioni come i dispositivi medici. Ma far sì che tali materiali si conformino alle strutture 3D desiderate si è rivelato un compito arduo. In questo nuovo sforzo, i ricercatori hanno adottato un nuovo approccio per affrontare il problema, progettando Escherichia coli per produrre un prodotto che può essere utilizzato come base per un inchiostro da utilizzare in una stampante 3D.

Il lavoro è iniziato con la bioingegneria dei batteri per produrre nanofibre viventi. I ricercatori hanno quindi raggruppato le fibre e aggiunto altri ingredienti per produrre un tipo di inchiostro vivente che potrebbe essere utilizzato in una stampante 3D convenzionale. Una volta trovato il concetto praticabile, il team ha bioingegnerizzato altri microbi per produrre altri tipi di fibre o materiali viventi e li ha aggiunti all'inchiostro. Hanno quindi utilizzato l'inchiostro per stampare oggetti 3D con componenti viventi. Uno era un materiale che secerneva l'azurina, un farmaco antitumorale, quando stimolato da alcune sostanze chimiche. Un altro era un materiale che ha sequestrato il bisfenolo A (una tossina che si è fatta strada nell'ambiente) senza l'assistenza di altri prodotti chimici o dispositivi.

I ricercatori ritengono che il loro concetto suggerisca che la produzione di tali inchiostri potrebbe essere una proposta auto-creativa. L'ingegneria potrebbe essere aggiunta ai microbi per spingerli a produrre copie carbone di se stessi:l'inchiostro potrebbe letteralmente essere coltivato in un barattolo. Affermano anche che sembra possibile che la tecnica possa essere utilizzata per stampare materiali da costruzione rinnovabili che non solo crescano ma potrebbero auto-guarigione, un possibile approccio per costruire case autosufficienti qui sulla Terra, sulla luna o su Marte. + Esplora ulteriormente