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Bakterielle Tinte für 3D-Drucker

13.12.2017

Die 3D-Drucktechnologie ermöglicht die Verwendung einer Vielzahl von Substanzen als „Tinte“. In der Tat wurde in den letzten Jahren alles in XNUMXD-Drucker geladen, von ausgeklügelten thermo- und lichtempfindlichen Polymeren, aus denen Objekte hergestellt werden, die ihre Form ändern, wenn sich Temperatur oder Licht ändern, bis hin zu Proteinen, aus denen halbsynthetische Organe bestehen werden erstellt.

Außerdem versuchen Forscher von Zeit zu Zeit, etwas direkt aus lebenden Zellen zu drucken. Doch bisher ist der Zelldruck noch nicht weit fortgeschritten, aus dem einfachen Grund, dass unsere Zellen, die nur durch eine zweischichtige Lipidmembran vor der äußeren Umgebung geschützt sind, den Bedingungen des Verfahrens nicht standhalten und absterben.

Was aber, wenn wir nicht menschliche und tierische Zellen nehmen, sondern Bakterien? Schließlich haben sie neben der Membran auch eine recht kräftige Zellwand und generell sind Bakterien nicht so empfindlich gegenüber extremen Einflüssen wie eukaryotische Zellen, sodass es durchaus möglich ist, dass sie einen 3D-Drucker problemlos überleben.

Um mit Bakterien zu drucken, müssen sie eine Umgebung finden, in der sie leben könnten, indem sie auf die Oberfläche aufgetragen werden. In einer bakteriellen „Tinte“, die von Wissenschaftlern des Massachusetts Institute of Technology entwickelt wurde, wurde ein auf Pluronsäure basierendes Hydrogel als Träger für Bakterien hergestellt: Ein solches Hydrogel hält Wasser mit Nährstoffen zurück, sodass Zellen leben und funktionieren können, und ist gut geeignet für ein 3D-Drucker.

Vor dem Experiment wurden die Bakterien einer genetischen Veränderung unterzogen, die sie für eine bestimmte Substanz empfindlich machte: Erscheinte die gewünschte Substanz im Medium, synthetisierten die Bakterien ein fluoreszierendes Protein. Dann wurde mit einem 3D-Drucker ein baumartiges Muster auf ein spezielles elastisches Material gedruckt, das aus drei Arten von Bakterien besteht, die auf drei verschiedene Substanzen reagieren (es ist klar, dass der Drucker es Ihnen ermöglicht, „Tinte“ zu mischen und abzuwechseln, wie wir es tun bitte). Das so entstandene Muster wurde auf eine menschliche Hand geklebt, die zuvor mit einer Lösung mit drei Arten von Signalmolekülen angefeuchtet worden war – und als Ergebnis begann das Muster auf der Hand zu leuchten: Unterschiedliche Bakterien fühlten jeweils ihre eigene Substanz und erzeugten ein Fluoreszenzlicht Protein als Antwort.

Bakterielle „3D-Tinte“ ermöglicht das Drucken mit sehr hohen Auflösungen von bis zu 30 Mikrometern, was wiederum auf bakterielle Mikroschaltkreise hindeutet, in denen Gruppen von Bakterien logische Operationen ausführen, ähnlich wie Mikroschaltkreise in einem Computer.

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