La unión de biología sintética e impresión 3D produce materiales vivos programables
Publicado originalmente en American Chemical Society, el 1 de mayo de 2024
Los científicos están aprovechando las células para fabricar nuevos tipos de materiales que pueden crecer, repararse a sí mismos e incluso responder a su entorno. Estos "materiales vivos artificiales" sólidos se fabrican incrustando células en una matriz inanimada con la forma deseada. Según informan en ACS Central Science, han impreso en 3D con una biotinta que contiene células vegetales modificadas genéticamente para producir materiales programables. Las aplicaciones podrían incluir algún día la biofabricación y la construcción sostenible.
Recientemente, los investigadores han estado desarrollando ingeniería de materiales vivos, basándose principalmente en células bacterianas y fúngicas como componente vivo. Las características únicas de las células vegetales han despertado el entusiasmo por su uso en materiales vegetales artificiales vivos (EPLM). Sin embargo, los materiales basados en células vegetales creados hasta la fecha han tenido estructuras bastante simples y una funcionalidad limitada.
Ziyi Yu, Zhengao Di y sus colegas querían cambiar esta situación fabricando EPLM de formas intrincadas que contuvieran células vegetales modificadas genéticamente con comportamientos y capacidades personalizables.
Los científicos mezclaron células vegetales de tabaco con micropartículas de gelatina e hidrogel que contenían Agrobacterium tumefaciens, una bacteria utilizada habitualmente para transferir segmentos de ADN a genomas vegetales. A continuación, esta mezcla de biotinta se imprimió en 3D sobre una placa plana o dentro de un recipiente lleno de otro gel para formar figuras como rejillas, copos de nieve, hojas y espirales.
A continuación, el hidrogel de los materiales impresos se trató con luz azul, endureciendo las estructuras. Durante las 48 horas siguientes, las bacterias de los EPLM transfirieron ADN a las células de tabaco en crecimiento.
A continuación, los materiales se lavaron con antibióticos para eliminar las bacterias. En las semanas siguientes, a medida que las células vegetales crecían y se replicaban en los EPLM, empezaron a producir proteínas dictadas por el ADN transferido.
Al cabo de 24 días, son claramente visibles los colores producidos por las células vegetales en dos biotintas diferentes impresas en este material vivo de ingeniería con forma de hoja. Crédito: Adaptado de ACS Central Science 2024, DOI: 10.1021/acscentsci.4c00338
En este estudio de prueba de concepto, el ADN transferido permitió a las células de la planta de tabaco producir proteínas fluorescentes verdes o betalaínas, pigmentos vegetales rojos o amarillos muy apreciados como colorantes naturales y suplementos dietéticos.
Al imprimir una EPLM en forma de hoja con dos biotintas diferentes -una que creaba pigmento rojo a lo largo de las venas y otra un pigmento amarillo en el resto de la hoja-, los investigadores demostraron que su técnica podía producir estructuras complejas, multifuncionales y controladas espacialmente.
Según los investigadores, estos EPLM, que combinan las características de los organismos vivos con la estabilidad y durabilidad de las sustancias no vivas, podrían utilizarse como fábricas celulares para producir metabolitos vegetales o proteínas farmacéuticas, o incluso en aplicaciones de construcción sostenible.
Más información: Advancing Engineered Plant Living Materials through Tobacco BY-2 Cell Growth and Transfection within Tailored Granular Hydrogel Scaffolds, ACS Central Science (2024). ). DOI: 10.1021/acscentsci.4c00338 б pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acscentsci.4c00338
Journal information: ACS Central Science
Provided by American Chemical Society
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