研究人員揭示利用植物細胞進行生物3D打印的突破性方法
時間：2024-05-29 14:31 來源：南極熊 作者：admin 閱讀：次
△研究人員開發了一種含有植物細胞和細菌的生物墨水
2024年5月28日，南極熊獲悉，一組研究人員在美國化學學會發表了一篇論文，揭示了一種新的生物3D打印方法，即使用含有轉基因植物細胞的墨水來生產活體材料。
△該研究介紹了一種工程植物活體材料 (EPLM) 領域的創新方法，利用合成生物學和工程學之間的復雜相互作用。
工程植物活體材料的研發技術背景3D打印已被證明是一種多功能技術，其應用范圍從制造業到醫學等各個領域。它能夠定制產品，并利用各種材料創建復雜、獨特的結構，因此已成為許多領域不可或缺的工具。世界各地的研究人員利用這些優勢開發出了生物打印等創新方法，這些方法正在改變各自的領域。
在科學家Ziyi Yu和Zhengao Di的帶領下，該團隊開發了工程植物活體材料，其中包含具有可定制行為和功能的改良植物細胞。這一進步是通過3D打印技術的推動實現的
具體來說，這種墨水由煙草植物細胞、明膠和水凝膠微粒組成，其中含有農桿菌，一種能促進將DNA片段轉移到植物基因組的細菌。這種生物墨水被用來3D打印各種形狀，如網格、雪花、葉子和螺旋形，以供分析。
△植物活體材料生物3D打印示意圖
打印工作是通過采用擠壓技術的三軸生物3D打印機完成的，然后用藍光固化這些形狀，以加強其結構。48小時后，工程活體材料中的細菌將DNA轉移到了生長中的煙草細胞中。例如，在打印出葉片形狀的產品后，經過24小時，可以看到改良后的植物細胞產生的顏色。研究人員還觀察到，植物細胞在幾周內繼續在活體材料中生長和復制，并根據轉移的DNA的指示產生蛋白質。
△BY-2生物墨水的打印特性和隨后的細胞生長表征
從可持續建筑到先進的生物制造
這項研究證實了這一理論：轉移的DNA使煙草植物細胞能夠產生綠色熒光蛋白和植物色素，這些物質可作為天然染料和膳食補充劑。通過3D打印這種工程化活體材料，研究人員展示了他們的技術創造復雜結構、控制打印件的測量和生長以及管理其功能的能力。
該團隊表示，將生物體的特性與非生物物質（水凝膠）的穩定性和耐久性結合在一起，揭示了制造藥物蛋白質和將這種工程活體材料應用于可持續建筑的巨大潛力。
這種結合了生物學和工程學技術的新方法推動了材料科學的發展。研究人員在結論中指出：“通過利用煙草BY-2細胞與生物相容性HMPs的結合，這項研究展示了生物3D打印技術在創建生物相容性、結構多樣性和功能動態EPLM方面的巨大潛力。這些進展標志著在開發自我維持、反應靈敏、可定制的活體材料方面邁出了重要一步，其應用范圍廣泛，從可持續建筑到先進的生物制造，為未來的技術和環境解決方案開辟了新的可能性。”
(責任編輯：admin)
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