Учени съживиха материалите с помощта на 3D принтиране: Как тютюнът се превърна в ново звено в еволюцията

Учените са разработили нов материал, който може да расте, да се самолекува и да реагира на околната среда. Новото изследване се фокусира върху създаването на „инженерни живи материали“ на базата на растителни клетки.

Такива материали се отпечатват на 3D принтер, като се използват биомастила, съдържащи генетично модифицирани тютюневи клетки, за да се получат материали с програмируеми свойства.

Учените и преди са работили с бактериални и гъбични клетки, но растителните клетки имат уникални характеристики, които насърчават използването им за създаване на инженерни растителни живи материали (EPLM). Учените смесват тютюневи клетки с желатинови и хидрогелни микрочастици, които съдържат Agrobacterium tumefaciens – бактерия, която обикновено се използва за прехвърляне на ДНК сегменти в растителни геноми. Получената смес от биомастило след това е използвана за 3D принтиране на различни EPLM със сложни форми, включително решетки, снежинки, листа и спирали.

Пренесената ДНК позволява на растителните клетки на тютюна да произвеждат зелени флуоресцентни протеини или беталаини – червени или жълти растителни пигменти, които се ценят като естествени оцветители и хранителни добавки.

След отпечатването хидрогелът се втвърдява под влиянието на синя светлина, а след това през следващите 48 часа бактериите в EPLM прехвърлят ДНК в растящите тютюневи клетки. След това, след като бактериите са убити с помощта на антибиотици, тютюневите клетки започнали да произвеждат протеини, определени от въведената ДНК.

Като демонстрация учените отпечатват EPLM във формата на листа, като използват две различни биомастила. Едно, което създава червен пигмент по жилките, и друго, което създава жълт пигмент в останалата част на листа.

Експериментът показа, че новата техника може да създава сложни, пространствено контролирани и многофункционални структури.

Според изследователите такива EPLM, които съчетават характеристиките на живите организми със стабилността и дълготрайността на неживите вещества биха могли да намерят приложение като клетъчни фабрики за производство на растителни метаболити или фармацевтични протеини, или дори в устойчивото строителство.

Припомняме, че в друго изследване в областта на биомедицинското инженерство учени от Университета на Уисконсин-Медисън (UW-Madison) използваха технологията за 3D принтиране за създаване на мозъчна тъкан. Разработката открива нови перспективи за изучаване на мозъка, тестване на лекарства и наблюдение на неговото развитие. Използваният метод позволява изкуствено отпечатаните клетки да се развият във функционални неврони, които могат да комуникират помежду си, точно както истинските неврони в човешкия мозък.