Американські технологи створили біологічні чорнила для 3D-друку, всі компоненти для яких синтезує кишкова паличка. Цю ж бактерію в різних модифікаціях використовують і для наповнення гідрогелю. Вчені випробували в трьох експериментах - всередині надрукованої конструкції бактерії синтезували протираковий препарат, ендорибонуклеазу, а також білок, що зв'язує токсичний бісфенол. Роботу опубліковано в
До друку окремих органів на 3D-принтері вчені ще не дісталися, але вже можуть створювати єдині клітинні структури. Як чорнило нерідко використовують гідрогель, в якому містяться, наприклад, тканинні сфероїди - конгломерати клітин. Такий підхід застосовували в 3D Bioprinting Solutions, детально про їх принтер це можна почитати в нашому матеріалі «Космічна органавтика». Апарат цієї компанії навіть полетів на МКС, а потім вже в космосі надрукував кісткову тканину. Крім тканинних сфероїдів, для друку використовували стовбурові клітини тонкої кишки та епітеліальні клітини шлунка.
Різні добавки в гідрогелі (колаген або позаклітинний матрикс сальника) можуть допомагати в друку, створюючи клітинам додатковий каркас і імітуючи їх природне оточення. Це підвищує виживаність клітин і збільшує міцність конструкції.
Ніл Джоші (Neel S. Joshi) з Гарвардського університету і його колеги підійшли до створення 3D-чорнил з іншого боку. Біологи не стали додавати компоненти матриксу в уже готовий гідрогель, а синтезували гідрогель на основі позаклітинного матриксу. Для цього дослідники навчили кишкову паличку () виробляти білки CsgA-alpha і CsgA-gamma. Вони являють собою мономери, до яких вчені прикріпили домени фібрина. Останні дозволяють білкам мимоволі збиратися в ланцюжки, точно так само як і мономерам фібрина при формуванні кров'яного згустка.
З цих нановолокон і вийшов гідрогель, в який на другому етапі вчені додали все ті ж, генетично модифіковані трьома різними способами. У першому випадку бактерії виділяли в позаклітинний матрикс препарат від раку - азурин. Синтез речовини активувався після додавання ізопропіл-бета-D-1-тіогалактопіранозиду.
У другому випадку кишкові палички виділяли в позаклітинний матрикс білки, що зв'язують токсичний бісфенол. У третьому експерименті навчили синтезувати ендорибонуклеазу MazF, яка придушувала клітинний зріст. Вона також активувалася після додавання ізопропіл-бета-D-1-тіогалактопіранозиду.
Всі три моделі впоралися з поставленими завданнями, тому вчені вважають, що у їх технології великий потенціал, у тому числі для друку 3D-структур в космосі, де ресурси обмежені. Перевага її в тому, що вона не використовує ніяких додаткових полімерів для створення гідрогелю, а повністю покладається на компоненти, синтезовані кишковою паличкою.
3D-друк структур з живими клітинами зараз бурхливо розвивається. Нещодавно ми розповідали про те, що китайські вчені спільно з колегами з Бельгії та США розробили 3D-біопринтер, який може друкувати полімерні форми з живими клітинами крізь різні тканини.