位于加州的美國(guó)聯(lián)邦研究機(jī)構(gòu)勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室 (LLNL) 的科學(xué)家們宣布，他們已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種使用 3D 打印以受控模式打印活微生物的新方法。他們希望這將有助于增加細(xì)菌執(zhí)行許多關(guān)鍵任務(wù)的潛力，包括回收稀土金屬、清潔廢水、檢測(cè)鈾等，因?yàn)榭茖W(xué)家們將能夠在生物膜上生物打印更優(yōu)化的微生物結(jié)構(gòu)。團(tuán)隊(duì)使用基于樹(shù)脂的工藝和他們自己的立體光刻設(shè)備進(jìn)行微生物生物打印 (SLAM) 3D 打印機(jī)。

科學(xué)家開(kāi)發(fā)出 3D 打印活微生物的新方法

長(zhǎng)期以來(lái)，生物打印因其巨大的可能性而在醫(yī)療領(lǐng)域受到關(guān)注。例如，以前的公司已經(jīng)研究了如何使用生物打印來(lái)打印活細(xì)胞以創(chuàng)建器官或進(jìn)行癌癥研究。在這種情況下，科學(xué)家們并沒(méi)有專(zhuān)注于人類(lèi)醫(yī)學(xué)問(wèn)題的應(yīng)用，而是找到了一種使用生物打印的方法，利用細(xì)菌創(chuàng)建更優(yōu)化的圖案和結(jié)構(gòu)，使它們能夠用于更多應(yīng)用。

 

與許多使用擠出的生物打印項(xiàng)目不同，該技術(shù)基于立體光刻，或者更具體地說(shuō)，它使用 LED 燈，如 LCD 打印。  

為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，該團(tuán)隊(duì)使用光和注入細(xì)菌的樹(shù)脂來(lái)創(chuàng)建 3D 圖案的微生物。使用一種讓人聯(lián)想到 LCD 打印的技術(shù)，因?yàn)樗麄兪褂霉饷羯飿?shù)脂，然后使用 LED 燈將微生物捕獲在適當(dāng)?shù)?3D 結(jié)構(gòu)中，類(lèi)似于上圖所示的投影儀。借助 SLAM 3D 打印機(jī)，研究人員能夠以大約 18 微米的分辨率進(jìn)行打印，這是人類(lèi)細(xì)胞的直徑。通過(guò)創(chuàng)建不同的微生物模式，研究人員發(fā)現(xiàn)他們實(shí)際上可以將微生物群落的表現(xiàn)與手頭的任務(wù)配對(duì)。3D 打印使他們能夠開(kāi)發(fā)工具來(lái)研究它們?cè)诓煌瑤缀螚l件下的行為，并了解如何將這些結(jié)果應(yīng)用于現(xiàn)實(shí)世界的應(yīng)用。

科學(xué)家開(kāi)發(fā)出 3D 打印活微生物的新方法

首席研究員和 LLNL 生物工程師 William “Rick” Hynes 補(bǔ)充道：“我們正在努力推動(dòng) 3D 微生物培養(yǎng)技術(shù)的發(fā)展。我們認(rèn)為這是一個(gè)非常缺乏研究的領(lǐng)域，其重要性尚未得到很好的理解。我們正在努力開(kāi)發(fā)工具和技術(shù)，研究人員可以使用它們來(lái)更好地研究微生物在幾何復(fù)雜但高度受控的條件下的行為方式。通過(guò)訪問(wèn)和增強(qiáng)應(yīng)用方法，更好地控制微生物種群的 3D 結(jié)構(gòu)，我們將能夠直接影響它們之間的相互作用，并提高生物制造生產(chǎn)過(guò)程中的系統(tǒng)性能。”