3D 프린터로 만든 살아있는 구조물. (Joshi et al., Nature Communications, 2021) 우리는 3D 프린팅이 지구에서든 아니면 특정 제조 공정에 혁명을 일으킬 수 있는지 보았습니다.다른 곳– 그러나 이것이 살아있는 생물학적 구조를 생성하는 데에도 적용될 수 있는 방법을 찾는 연구 분야가 성장하고 있습니다.
새로운 연구에서 과학자들은 프로그래밍된 재료로 만든 새로운 유형의 '살아있는 잉크' 또는 바이오 잉크에 대해 설명했습니다. 대장균 박테리아 세포는 3D 프린팅되어 다양한 형태의 하이드로겔을 생성할 수 있으며, 이는 조작 방식에 따라 다양한 유형의 약물을 방출하거나 독소를 흡수합니다.
이 접근 방식이 이전 바이오잉크와 다른 점은 유전 프로그래밍을 사용하여 잉크 자체의 기계적 특성을 제어하는 방법에 있습니다. 예를 들어 실온).
인쇄된 바이오 잉크의 예. (Joshi et al., Nature Communications, 2021)
'나무는 내부에 세포가 내장되어 있으며 이러한 구조 구축 프로그램을 제정하기 위해 주변 환경의 자원을 동화함으로써 씨앗에서 나무로 이동합니다.' 화학 생물학자인 Neel Joshi는 말합니다. 매사추세츠주 노스이스턴 대학교에서
'우리가 하고 싶은 것은 비슷하지만 우리가 작성하는 DNA와 유전 공학의 형태로 그러한 프로그램을 제공하는 곳입니다.'
그것이 작동하는 방식은 살아있는 나노섬유를 만들기 위해 박테리아 세포를 생물공학적으로 만드는 것입니다. 그만큼 대장균 세포는 다른 물질과 결합하여 섬유를 생성합니다. 섬유소 – 포유류의 혈전에 중요한 역할을 하는 단백질.
이러한 단백질 기반 나노 섬유는 3D 프린터에 공급되어 다양한 모양으로 조작될 수 있습니다. 기존 바이오 잉크와 달리 인공 물질을 사용하지 않고 완전히 생물학적입니다. 치약처럼 짜내지만 마르지 않게 보관하면 형태를 유지할 수 있습니다.
지금까지 이 기술은 원, 정사각형, 원뿔과 같은 아주 작은 물체를 만드는 데 사용되었습니다. 그러나 과학자들이 미생물 잉크가 이러한 방식으로 3D 인쇄될 수 있음을 보여주었으므로 미래에 대한 더 많은 가능성이 열립니다.
'만약 당신이 그 원뿔체 전체를 일부 포도당 용액에 담그면 세포가 그 포도당을 먹고 그 섬유질을 더 많이 만들고 원뿔체를 더 큰 것으로 성장시킬 것입니다.' 조시 말한다 .
'거기에 살아있는 세포가 있다는 사실을 활용하는 옵션이 있습니다. 그러나 세포를 죽이고 불활성 물질로 사용할 수도 있습니다.'
실험에서 팀은 특정 작업을 수행하기 위해 바이오잉크를 다른 미생물과 결합할 수 있었습니다. 암 의약품. 미래에는 잉크가 자가 복제하도록 설계될 수도 있다고 연구원들은 말합니다.
이 연구는 이전 작업 같은 팀에서 어떻게 보면 대장균 세포는 특정 조직과 접촉할 때 자가 복제하는 하이드로겔로 형성될 수 있습니다. 달 그리고 화성 여기 지구에서도 마찬가지입니다.
3D 인쇄 가능한 바이오잉크는 지금까지 소규모로만 사용되었지만 더 나아가서는 궁극적으로 자가 치유 구조를 구축하는 것부터 물에서 위험한 화학 물질을 제거할 수 있는 병 뚜껑 생산에 이르기까지 모든 것에 사용될 수 있습니다.
'생물학도 비슷한 일을 할 수 있다' 조시 말한다 . '털이 유연한 것과 사슴이나 코뿔소 등의 뿔의 차이를 생각해 보십시오. 그것들은 비슷한 재료로 만들어졌지만 매우 다른 기능을 가지고 있습니다. 생물학은 제한된 구성 요소 집합을 사용하여 이러한 기계적 특성을 조정하는 방법을 알아냈습니다.'
연구는 네이처 커뮤니케이션즈 .