Живые чернила для печати органов
Скоро не останется живых органов и тканей, которые нельзя изготовить с помощью 3D-печати.
Однако материалы, используемые для этого процесса, по-прежнему являются «мертвым веществом», включая пластик и металл.
Группа инженеров под руководством профессора Андре Штударта, заведующего лабораторией комплексных материалов ETH Zurich, представила платформу для 3D-печати с использованием живых биологических чернил.
Швейцарские ученые разработали специальный состав с живыми бактериями. Это позволяет печатать биохимические мини-фабрики с определенными свойствами, в зависимости от того, какие виды бактерий вводятся в состав чернил.
Добавление бактерий преобразит 3D-печать
Сотрудники из группы Штударта применили в чернилах бактерии Pseudomonas putida и Acetobacter xylinum. Первые способны расщеплять токсичный фенол, а вторые выделяют чистую наноцеллюлозу. Бактериальная целлюлоза обезболивает, удерживает влагу и обеспечивает стабильность готовых материалов – идеальные свойства для лечения ожогов.
Платформа для 3D-печати органов и тканей предлагает массу вариантов клинического использования. За один проход аппарат выделяет до четырех видов чернил с разным бактериальным составом и характеристиками.
Чернила состоят из 100% биосовместимого гидрогеля, который поддерживает консистенцию. Основа гидрогеля содержит длинноцепочечные молекулы гиалуроновой кислоты и коллоидный диоксид кремния. Чтобы продлить жизнь микроорганизмов, чернила смешивают с питательной средой.
Используя питательный гидрогель в качестве основы, ученые могут добавлять бактерии с требуемым диапазоном свойств, а затем печатать любую трехмерную структуру под заказ. Технология простая и удобная в клинике.
Живые чернила похожи на зубную пасту
По мере роста бактерий возникает проблема – увеличение биомассы. Чернила должны быть жидкими, но биомасса превращает их в подобие зубной пасты.
Отсюда вытекает проблема №2: густая консистенция отрицательно сказывается на мобильности самих бактерий. Решается все просто: если гидрогель слишком густой, Acetobacter выделяет меньше целлюлозы. В то же время отпечатанные объекты должны быть достаточно прочными, чтобы поддерживать вес последующих слоев. Если они слишком жидкие, невозможно будет напечатать стабильные структуры без разрушения.
«Идеальные чернила для 3D-печати должны быть по вязкости, как зубная паста, и иметь консистенцию крема для рук Nivea», — делятся рецептом успеха авторы.
Удивительный печатный материал получил название «Флинк» (Flink), то есть «функциональные живые чернила» (functional liquid ink).
Подробности о новинке читайте в журнале Science Advances.