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Micróbios programáveis ​​produzem material de impressão 3D?

Os pesquisadores desenvolveram uma nova técnica incrível para a produção de material para bioprinters, que pode revolucionar outras formas de impressão 3D.

O trabalho começa com os desafios enfrentados pela tecnologia de bioimpressão de hoje. A bioprinting normalmente envolve a extrusão de células vivas por meio de uma extrusora em forma de seringa para formar uma estrutura. Após a extrusão, as células vivem normalmente e, com sorte, se unem para formar a estrutura pretendida.

Às vezes, a geometria da bioestrutura requer alguma assistência. Isso é feito por “andaimes” de impressão 3D de um material alternativo no formato desejado. As células vivas, que normalmente têm capacidades estruturais muito limitadas, aderem ao andaime e crescem a partir daí. Eventualmente, o andaime se dissolve e esperançosamente você tem a bioestrutura na geometria correta.

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As células apresentam uma capacidade estrutural limitada.

Tudo o que isso diz é que o material celular é tipicamente terrível como material de construção, mas para bioestruturas é absolutamente necessário. Como esse paradoxo pode ser resolvido?

Os pesquisadores empreenderam uma abordagem bastante incomum para resolver o dilema: eles produziram o que chamam de “micróbios programáveis”.

Basicamente, eles criaram geneticamente a conhecida bactéria E. coli para produzir um bioink que fornece as propriedades necessárias. São descritos como:

  • Projete um bioink extrudável que tenha alta fidelidade de impressão
  • Produzir o bioink inteiramente de micróbios projetados por uma abordagem de baixo para cima
  • Crie uma plataforma programável que permitiria funções avançadas para as arquiteturas vivas 3D macroscópicas

Eles explicam sua abordagem:

“Um bioink para impressão requer uma viscosidade baixa o suficiente para facilitar a extrusão, mas alta o suficiente para reter sua forma após a impressão. Nesse sentido, os hidrogéis de redução de cisalhamento, que diminuem sua viscosidade com o aumento da tensão de cisalhamento, são uma opção atraente.”

“Além disso, deve-se notar que os bioinks são materiais biocompatíveis normalmente destinados a recapitular uma matriz extracelular (ECM) para fornecer um ambiente adequado para o crescimento de células vivas com estruturas e funções predefinidas. Imaginamos que, em vez de incorporar micróbios em um bioink que imita ECM, poderíamos redirecionar o ECM do próprio biofilme microbiano para servir como um bioink programável.”

Os pesquisadores foram capazes de realizar a reengenharia de E.Coli para produzir nano fibras usando um processo de design complexo. 

O sucesso da bioimpressão 3D

O bioink de amostra foi testado usando bioprinters padrão e funcionou com sucesso.

Este é um desenvolvimento notável, e não apenas para bioimpressão. Considere o seguinte: esses pesquisadores conseguiram persuadir uma bactéria a produzir um material 3D para impressão. Embora o experimento tenha usado o material resultante para bioimpressão, é possível facilmente imaginar materiais alternativos a serem desenvolvidos para outras formas de impressão 3D.

O ambiente de impressão 3D mecânica de hoje normalmente usa materiais compostos, como fibra de carbono misturada com um material de base. Isso cria um material muito mais resistente para impressão 3D.

Imagine bactérias programadas para produzir fibras sustentáveis ​​usadas para materiais compostos, ou talvez até mesmo criar todo o material composto simplesmente por meio da ação bacteriana. Uma oficina de impressão 3D pode ter uma grande cuba na parte de trás “crescente” de material de impressão 3D para uso, da mesma forma que os padeiros fazem a massa crescer durante a noite.

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A ação bacteriana pode produzir parcialmente ou totalmente o material.

Não é possível ter certeza se isso é literalmente possível, mas pode-se dizer que a noção de materiais produzidos por bactérias programáveis ​​é empolgante e pode levar a um campo inteiramente novo de pesquisa de materiais de impressão 3D. Para conhecer mais sobre esses micróbios e como o processo funciona acesse a matéria completa no site.

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