物理科技生物学-PHYICA

科学人工进化完整版家将细菌用作微型三维打印机

纳米技术 2022-06-15 23:58:10

阿尔托大学 利用这种技术,研究人员已经创造出了像这种肺泡模型一样的精细结构

信用:瓦莱里娅·阿佐夫斯卡娅 阿尔托大学的一个团队利用细菌制造了由纳米纤维素制成的复杂设计的三维物体

利用他们的技术,研究人员能够通过使用强防水或超疏水表面来引导细菌菌落的生长

这些物体显示出巨大的医学应用潜力,包括支持组织再生或作为替代受损器官的支架

该研究结果已经发表在《美国化学学会纳米》杂志上

与通过当前三维打印方法制成的纤维物体不同,这种新技术允许直径比人发细一千倍的纤维以任何方向排列,甚至跨越层,以及不同的厚度和形貌梯度,为组织再生的应用开辟了新的可能性

这些物理特性对于肌肉和大脑中某些类型组织的生长和再生的支持材料至关重要

阿尔托大学的博士生路易斯·格雷卡解释说:“这就像一个瓶子里有数十亿个微型三维打印机。”

“我们可以把细菌想象成天然的微型机器人,它们利用提供给它们的积木,通过正确的输入,创造出复杂的形状和结构

" 一旦进入含有水和营养物质——糖、蛋白质和空气——的超疏水模具,需氧细菌就会产生纳米纤维素

超疏水表面实质上截留了一层薄薄的空气,这使得细菌产生了一层复制霉菌表面和形状的纤维生物膜

随着时间的推移,生物膜越来越厚,物体越来越坚固

细菌产生的纳米纤维素纤维比人类头发的宽度细一千倍

信用:路易斯·格雷卡 利用这种技术,该团队已经创建了具有预先设计特征的三维物体,从单根头发直径的十分之一一直到15-20厘米

当与人体组织接触时,纳米纤维不会引起不良反应

这种方法也可以用于培养真实的器官模型,以培训外科医生或提高体外测试的准确性

“利用强大的纤维素纳米纤维及其形成的网络来扩大生物制造领域,这真的很令人兴奋

研究小组组长奥兰多·罗哈斯教授说:“我们正在探索与年龄相关的组织退化的应用,这种方法在这个方向和其他方向上向前迈出了一步。”

他补充说,该小组使用的细菌菌株——麦德林科玛塔伊巴克特,是由玻利维亚教皇大学的前合作者在哥伦比亚麦德林市的当地市场发现的

在自然和工程中,超疏水表面的设计是为了最大限度地减少灰尘颗粒和微生物的粘附

这项工作有望为利用超疏水表面精确制造天然材料开辟新的可能性

超疏水涂层在模具和细菌培养物之间捕获一层空气,引导纳米纤维素纤维生长

信用:路易斯·格雷卡 由于细菌可以被去除或留在最终的材料中,三维物体也可以随着时间的推移演变成一个活的有机体

这一发现为充分控制细菌制造的材料提供了重要的一步

“我们的研究确实表明,我们需要了解细菌在界面上相互作用的细节,以及它们制造可持续材料的能力

我们希望这些结果也将激励科学家在抗菌表面和细菌材料制造方面的工作

布莱斯·塔迪

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