用可編程墨水3D打印活材料

來源：NaturePortfolio

《自然-通訊》發(fā)表的一項概念驗證研究Programmable microbial ink for 3D printing of living materials produced from genetically engineered protein nanofibers報道了一種微生物墨水，可以用來打印具有功能性和可編程屬性的3D材料。該研究演示了這項技術(shù)的潛在應(yīng)用，比如隔離環(huán)境中出現(xiàn)的有毒化學(xué)物質(zhì)雙酚A（BPA）。

直接利用微生物制備無需添加其他聚合物或添加劑的打印墨水，為傳統(tǒng)材料不可用情況下的材料制造打開了新的可能性。這種技術(shù)還能開發(fā)出可感知周圍環(huán)境并做出反應(yīng)的材料。具有3D打印這種材料的能力，就有望實現(xiàn)材料的定制化并針對特定用途進行改造。由活細胞構(gòu)成的微生物墨水是實現(xiàn)這一目標(biāo)的候選介質(zhì)，但它們需要將目標(biāo)材料特性與細胞活性相結(jié)合。

微生物墨水的設(shè)計策略、生產(chǎn)和功能應(yīng)用示意圖。來源：Duraj-Thatteet al.

美國東北大學(xué)的Neel Joshi和同事報道了用大腸桿菌（E. coli）制成的一種高級微生物墨水，這種大腸桿菌經(jīng)過基因工程改造，能產(chǎn)生納米纖維。這些納米纖維能進行濃縮并打印出3D結(jié)構(gòu)。作者隨后將這種墨水與其他經(jīng)過基因工程改造、用來執(zhí)行特定任務(wù)的微生物相結(jié)合，發(fā)現(xiàn)這種水凝膠能獲得功能性。作者利用這種水凝膠制備了一種能在遇到化學(xué)刺激物時分泌抗癌藥天青蛋白（azurin）的材料，還設(shè)計出了一種能隔離環(huán)境中出現(xiàn)的有毒化學(xué)物質(zhì)雙酚A的材料。

研究結(jié)果演示了該技術(shù)打印具有生物技術(shù)和生物醫(yī)學(xué)用途的功能性材料的潛力。作者認為，他們的研究或?qū)�空間結(jié)構(gòu)構(gòu)建具有啟示意義，但仍需開展進一步研究探索其未來的定制化用途。