Teknik baru 3D mencetak sel yang diprogramkan ke dalam peranti hidup untuk kali pertama

Week 0, continued (Julai 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Hydrogel 3D yang boleh dicetak berfungsi dengan bakteria untuk bersinar melalui sentuhan kimia, mewujudkan biosensor tersuai


Oleh Heather Hamilton, penyumbang penulis

Penyelidik MIT melancarkan hydrogel cetakan 3D yang dapat merasakan dan bertindak balas terhadap rangsangan melalui bakteria yang secara genetik diprogramkan untuk menyala apabila disentuh dengan beberapa bahan kimia, yang bermaksud bahawa hydrogel boleh digunakan sebagai sensor hidup. Penyelidikan, yang diterbitkan dalam Bahan-Bahan Lanjutan, disokong oleh Pejabat Penyelidikan Tentera Laut, Yayasan Sains Kebangsaan, Institut Kesihatan Kebangsaan, dan Institut MIT untuk Nanotechnologies Soldier.

Bersama-sama, hidrogel dan nutrien bercampur-campur, yang membolehkan sel-sel dicetak lapisan oleh lapisan ke dalam struktur interaktif 3D. Penyelidik mencetak corak pokok pada hydrogel, di mana setiap bahagian cawangan pokok mengandungi bakteria tertentu yang sensitif terhadap bahan kimia yang berbeza. Sebaik sahaja bahan kimia tersebut dilapisi pada kulit seseorang, pokok yang dicetak 3D diletakkan di atas. Pada sentuhan, bakteria bercahaya.

Dipimpin oleh Xuanhe Zhao, Profesor Pembangunan Karir Noyce di Kejuruteraan Mekanikal MIT, dan Timothy Lu, profesor kejuruteraan biologi, kejuruteraan elektrik dan sains komputer, penyelidik percaya bahawa kaedah ini boleh digunakan untuk bahan-bahan dalam sensor yang boleh pakai dan paparan interaktif.

Para penyelidik juga dapat meramalkan interaksi antara sel dalam struktur 3D yang diberikan di bawah pelbagai keadaan, yang boleh digunakan sebagai panduan dalam mereka bentuk bahan hidup yang responsif.

Sebelum ini, penyelidikan sedemikian telah dicuba menggunakan sel mamalia, yang terlalu rapuh. Dengan menggunakan bakteria, pasukan menggunakan kelebihan dinding sel keras yang bertahan dalam keadaan yang keras - seperti dilancarkan melalui pencetak 3D. Bakteria juga serasi dengan pelbagai hidrogel, yang membolehkan pasukan mengenal pasti yang paling sesuai dengan sel-sel pengambilan, akhirnya menetap di hydrogel dengan asid pluronik.

Dakwat 3D mengandungi bakteria, hidrogel, dan nutrien untuk mengekalkan sel-sel. "Kami mendapati bahawa formula dakwat baru ini berfungsi dengan baik dan boleh mencetak pada resolusi tinggi kira-kira 30 mikrometer bagi satu ciri, " kata Zhao. "Ini bermakna bahawa setiap baris yang kita cetak mengandungi hanya beberapa sel. Kita juga boleh mencetak struktur berskala besar, mengukur beberapa sentimeter. "

Apabila ditekan di tangan, dakwat akan menyala apabila bakteria merasakan rangsangan kimia yang sepadan. Bakteria juga berkomunikasi satu sama lain - penyelidik memprogramkan sel-sel tertentu untuk menyala apabila menerima isyarat tertentu dari sel lain.

Engadget melaporkan bahawa penggunaan masa depan mungkin termasuk aplikasi sebagai sensor hidup untuk memantau biomarker keradangan atau sensor yang boleh tertelan yang boleh mempengaruhi mikrobiota usus, serta pH, pencemar, atau sensor suhu alam sekitar.

Penyelidik Hyunwoo Yuk menerangkan bahawa teknik ini boleh digunakan untuk mencetak komputer hidup. "Ini adalah kerja yang akan datang, tetapi kami menjangkakan dapat mencetak platform pengkomputeran hidup yang boleh dipakai."

Dalam jangka pendek, penyelidik berharap untuk membuat patch dan pelekat fleksibel, digunakan sebagai sensor tersuai untuk mengesan sebilangan sebatian kimia dan molekul. Selain itu, mereka mengharapkan teknik itu akan menemui sebuah rumah dalam kapsul dadah dan implan pembedahan.

Sumber: Berita MITI, Bahan Lanjutan, Engadget
Sumber Imej: MIT News