阿爾托大學(xué)(Aalto University)的一個研究小組利用細菌制造出了由納米纖維素制成的設(shè)計復(fù)雜的三維物體。
利用他們的技術(shù)，研究人員能夠通過使用強疏水或超疏水表面來指導(dǎo)細菌菌落的生長。這些三維對象顯示出巨大的醫(yī)療用途潛力，包括支持組織再生或作為支架/植入物替代受損器官。研究結(jié)果發(fā)表在《ACS Nano》雜志上。
與目前通過3D打印方法制造的纖維物體不同，新技術(shù)允許直徑比人類頭發(fā)細1000倍的纖維以任何方向?qū)R，甚至跨層排列，以及各種厚度和地形梯度，這為應(yīng)用于組織再生開辟了新的可能性。這些物理特性，對于肌肉和大腦中某些組織的生長和再生的支持材料至關(guān)重要。
阿爾托大學(xué)(Aalto University)的博士生路易斯·格里卡(Luiz Greca)解釋說:“這就像一個瓶子里有數(shù)十億臺微型3D打印機。”“我們可以把細菌想象成天然的微型機器人，它們利用提供給它們的積木，在正確輸入的情況下，創(chuàng)造出復(fù)雜的形狀和結(jié)構(gòu)。”
一旦進入有水和營養(yǎng)物質(zhì)(糖、蛋白質(zhì)和空氣)的超疏水霉菌中，需氧細菌就會產(chǎn)生納米纖維素。這種超疏水表面本質(zhì)上是封閉了一層薄薄的空氣，這促使細菌創(chuàng)造出一種纖維生物膜，復(fù)制霉菌的表面和形狀。隨著時間的推移，生物膜變得越來越厚，物體變得更強。
利用這項技術(shù)，該團隊已經(jīng)創(chuàng)造出具有預(yù)先設(shè)計特征的3D物體，從一根頭發(fā)直徑的十分之一一直測量到15-20厘米。納米纖維在接觸人體組織時不會引起不良反應(yīng)。該方法也可用于培養(yǎng)逼真的器官模型，以培訓(xùn)外科醫(yī)生或提高體外測試的準確性。
“我們正在探索將其應(yīng)用于與年齡相關(guān)的組織退化，這種方法在這方面和其他方面都向前邁進了一步。”研究小組負責人奧蘭多·羅哈斯（Orlando Rojas）教授表示。他補充說，該團隊使用的菌種——Komagataeibacter medellinensis，是由先前來自玻利維亞教皇大學(xué)的合作者在哥倫比亞麥德林市的一個當?shù)厥袌霭l(fā)現(xiàn)的。
在自然和工程中，超疏水表面的設(shè)計都是為了盡量減少灰塵顆粒和微生物的粘附。這項工作有望為使用超疏水表面精確制造天然材料開辟新的可能性。
由于細菌可以被移除或留在最終的材料中，3D物體也可以隨著時間進化成一個有生命的有機體。這項發(fā)現(xiàn)為完全控制細菌制造的材料提供了重要的一步。
“我們的研究確實表明，我們需要了解細菌在界面上相互作用的細節(jié)，以及它們制造可持續(xù)材料的能力。我們希望這些結(jié)果也能激勵從事細菌排斥表面和用細菌制造材料的科學(xué)家。”研究人員表示。
譯/前瞻經(jīng)濟學(xué)人APP資訊組
參考來源：https://scitechdaily.com/scientists-use-bacteria-as-micro-3d-printers-to-create-highly-customized-structures/
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