Нова техника 3D-отпечатва програмираните клетки в живи устройства за първи път

Supersection Week 1 (Юли 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Триизмерният хидрогейл с възможност за отпечатване работи с бактерии, за да свети при контакт с химикали, създавайки персонализирани биосензори


От Хедър Хамилтън, допринасящ писател

Изследователите на МИТ разкриха 3D хидрограф, който може да се усети и реагира на стимули чрез бактерии, които са генетично програмирани да светват при контакт с някои химикали, което означава, че хидрогелът може да се използва като жив датчик. Изследванията, публикувани в " Advanced Materials", бяха подкрепени от Службата за морски изследвания, Националната научна фондация, Националните институти по здравеопазване и Института за военни нанотехнологии на MIT.

Заедно, хидрогелът и хранителните вещества се смесват, което позволява клетките да бъдат отпечатани слойно по слой в 3D интерактивна структура. Изследователите отпечатаха дървесен модел на хидрогела, в който всяка част от клоните на дървото съдържаше специфични бактерии, чувствителни към различни химикали. След като тези химикали бяха покрити с кожата на човека, триизмерното дърво бе поставено на върха. При контакт, бактериите светеха.

Водени от Xuanhe Zhao, преподавател по кариерно развитие на Noyce в катедрата по машиностроене на MIT, и Тимъти Лу, доцент по биологично инженерство, електротехника и компютърни науки, изследователите смятат, че този метод може да се използва за материали в сензори, интерактивни дисплеи.

Изследователите също така могат да предвидят взаимодействията между клетките в рамките на дадена 3D структура при различни условия, които могат да бъдат използвани като ръководство при проектирането на отзивчиви живи материали.

По-рано, такова изследване се опитваше да се използват клетки от бозайници, които са твърде крехки. Чрез използването на бактерии, екипът се възползва от здрави клетъчни стени, които оцеляват в сурови условия - като например пускането им в 3D принтер. Бактериите също така са съвместими с разнообразни хидрогелове, които позволяват на екипа да идентифицира най-съвместимото с хомеопатите, като евентуално се утаи върху хидрогел с плуронова киселина.

3D мастилото съдържа бактерии, хидрогел и хранителни вещества за поддържане на клетките. "Открихме, че тази нова формула за мастило работи много добре и може да печата при висока резолюция от около 30 микрометра на функция", казва Джао. "Това означава, че всеки ред, който печатаме, съдържа само няколко клетки. Можем също да отпечатваме сравнително големи мащабни структури, измерващи няколко сантиметра. "

След като се натисне върху ръката, мастилото ще светне, когато бактериите усещат съответните химически стимули. Бактериите комуникират и помежду си - изследователите програмираха някои клетки да светнат, след като получиха специфичен сигнал от друга клетка.

Engadget съобщава, че бъдещите употреби могат да включват приложения като живи сензори за наблюдение на възпалителни биомаркери или поглъщащи се сензори, които могат да засегнат чревната микрофлора, както и pH, замърсителите или температурните екологични датчици.

Изследователят Hyunwoo Yuk обяснява, че техниката може да се използва за отпечатване на живи компютри. "Това е много работа в бъдеще, но очакваме да можем да отпечатаме живи изчислителни платформи, които могат да се носят."

В краткосрочен план изследователите се надяват да направят гъвкави лепенки и стикери, използвани като персонализирани сензори за откриване на произволен брой химически и молекулярни съединения. Освен това те очакват, че техниката ще намери дом в лекарствени капсули и хирургически импланти.

Източници: MIT News, Advanced Materials, Engadget
Източник на изображението: MIT News