BiostampaSostenibilità

Materiali viventi programmabili prodotti utilizzando la stampa 3D

Sfruttare le cellule per creare nuovi tipi di materiali in grado di crescere, ripararsi e persino rispondere al loro ambiente

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Secondo ACS, i ricercatori stanno sfruttando le cellule per creare nuovi tipi di materiali in grado di crescere, ripararsi e persino rispondere al loro ambiente. Questi solidi “materiali viventi ingegnerizzati” sono realizzati incorporando cellule in una matrice inanimata formata nella forma desiderata. I ricercatori hanno riferito di aver stampato in 3D un bioinchiostro contenente cellule vegetali che sono state poi geneticamente modificate, producendo materiali programmabili. Un giorno le applicazioni potrebbero includere la bioproduzione e l’edilizia sostenibile.

Recentemente, i ricercatori hanno sviluppato materiali viventi ingegnerizzati, basandosi principalmente su cellule batteriche e fungine come componenti vivi. Le caratteristiche uniche delle cellule vegetali hanno suscitato entusiasmo per il loro utilizzo nei materiali viventi vegetali ingegnerizzati (EPLM). Tuttavia, i materiali a base di cellule vegetali creati fino ad oggi avevano strutture abbastanza semplici e funzionalità limitate. Ziyi Yu, Zhengao Di e colleghi volevano cambiare la situazione creando EPLM dalla forma complessa contenenti cellule vegetali geneticamente modificate con comportamenti e capacità personalizzabili.

Materiali viventi programmabili prodotti utilizzando la stampa 3D. Sfruttare le cellule per creare nuovi tipi di materiali in grado di crescere e ripararsi.
Dopo 24 giorni, i colori prodotti dalle cellule vegetali in due diversi bioinchiostri
stampati su questo materiale vivente ingegnerizzato a forma di foglia sono
chiaramente visibili. Fonte: ACS.

I ricercatori hanno mescolato cellule vegetali di tabacco con microparticelle di gelatina e idrogel che contenevano Agrobacterium tumefaciens, un batterio comunemente usato per trasferire segmenti di DNA nei genomi delle piante. Questa miscela di bioinchiostri è stata quindi stampata in 3D su una lastra piana o all’interno di un contenitore riempito con un altro gel per formare forme come griglie, fiocchi di neve, foglie e spirali. Successivamente, l’idrogel nei materiali stampati è stato polimerizzato con luce blu, indurendo le strutture. Durante le successive 48 ore, i batteri negli EPLM hanno trasferito il DNA alle cellule del tabacco in crescita. I materiali sono stati poi lavati con antibiotici per uccidere i batteri. Nelle settimane successive, man mano che le cellule vegetali crescevano e si replicavano negli EPLM, cominciavano a produrre proteine ​​dettate dal DNA trasferito.

In questo studio dimostrativo, il DNA trasferito ha consentito alle cellule della pianta del tabacco di produrre proteine ​​fluorescenti verdi o betalaine, pigmenti vegetali rossi o gialli apprezzati come coloranti naturali e integratori alimentari. Stampando un EPLM a forma di foglia con due diversi bioinchiostri – uno che creava un pigmento rosso lungo le vene e l’altro un pigmento giallo nel resto della foglia – i ricercatori hanno dimostrato che la loro tecnica poteva produrre strutture complesse, spazialmente controllate e multifunzionali. Secondo i ricercatori, tali EPLM, che combinano le caratteristiche degli organismi viventi con la stabilità e la durabilità delle sostanze non viventi, potrebbero trovare impiego come fabbriche cellulari per produrre metaboliti vegetali o proteine ​​farmaceutiche, o anche in applicazioni di edilizia sostenibile.

La ricerca è stata finanziata dal Programma nazionale di ricerca e sviluppo chiave della Cina, dalla Fondazione nazionale di scienze naturali, dalla Fondazione di scienze naturali della provincia di Jiangsu e dal Laboratorio statale chiave di ingegneria chimica orientata ai materiali.

 

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Andrea Gambini

Mi piace leggere e scrivere da sempre. Ho iniziato a lavorare in redazione come giornalista sportivo nel 2008, poi la passione per il giornalismo e per il mondo della comunicazione in generale, mi ha permesso di ampliare notevolmente i miei interessi, arrivando negli anni a collaborare con le più svariate testate giornalistiche online. Mi sono poi avvicinato alla stampa 3D, colpito dalle grandissime potenzialità di questa nuova tecnologia, che giorno dopo giorno mi hanno spinto a informarmi sempre più su quella che considero una vera rivoluzione che si farà presto sentire in tantissimi campi della nostra vita quotidiana.

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