Микробиологи из Рочестерского университета модифицировали 3D-принтер Ender 3 FDM в 3D-биопринтер для исследований инженерных живых материалов (ELM). Команда использовала SolidWorks для создания 3D-модели и Slic3r для нарезки, как при обычной 3D-печати, с измененными настройками для пользовательской печатающей головки с шприцевым насосом. 3D-биопринтер стоимостью 450 долларов делает исследования ELM более доступными, поскольку биопринтеры обычно стоят более 100 000 долларов. Синтетическая биология похожа на сочетание инженерии и микробиологии, рассматривая микробы как машины и физические строительные блоки для достижения различных функций. В журнале ACS Applied Polymer Materials биолог Энн С. Мейер и ее коллеги опубликовали в августе статью «3D-биопечать инженерных живых материалов». В статье говорится, что синтетическая биология и 3D-биопечать продвинули исследования ELM, но стоимость оборудования и неспособность дорогостоящего оборудования поддерживать структуру ограничивают дальнейший прогресс. Решив две проблемы одновременно, исследователи создали доступный 3D-биопринтер с открытым исходным кодом на базе Ender 3 и разработали собственную суспензию-носитель, позволяющую ELM сохранять форму. Исследователи сохранили большую часть конструкции 3D-принтера, в основном заменив печатающую головку шприцевым насосом, оснащенным пользовательскими компонентами из PETG, напечатанными на 3D-принтере, предназначенными для использования 10-миллилитрового стеклянного шприца Luer-lock с механизмом поршня для контроля экструзии и ретракции. Рабочий процесс очень похож на обычную 3D-печать: форма создается в CAD с помощью SolidWorks, экспортируется как STL и нарезается в Slic3r. Исследователи настроили параметры печати в Slic3r в соответствии с иглой диаметром 0,254 мм, уменьшив коэффициент экструзии до 0,004, что привело к скорости потока 2 мл/ч при скорости печати 23 мм/с. Вместо филамента исследователи создали биочернила из смеси бактерий и альгината для печати внутри двух типов поддерживающего материала: агарозных или желатиновых гелей. Агароза используется для длительной инкубации, при этом напечатанный ELM остается жизнеспособным в течение четырех или более недель, а желатин используется для извлекаемых отпечатков. Суспензии-носители обогащены ионами кальция, которые вызывают сшивку альгинатных нитей, создавая твердую структуру, инкапсулирующую живые бактерии. ELM не ограничиваются бактериями, но в статье в основном экспериментируют с бактериями для изучения биоматериалов, генерируемых бактериями, с желаемыми характеристиками, такими как биопленки для антимикробной обработки, разложения пластика или даже очистки сточных вод — или бактериальная целлюлоза со структурными характеристиками для использования в таких приложениях, как биоразлагаемая альтернатива пластику. Благодаря усилиям команды по снижению стоимости исследований ELM, разработки могут происходить быстрее, с множеством применений в различных областях, возможно, даже с филаментами для 3D-печати на основе бактерий для FDM-принтеров.
Всегда имейте в виду, что редакции могут придерживаться предвзятых взглядов в освещении новостей.
Автор – Jhet Borja
