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)這一目標的候選介質(zhì)，但它們需要將目標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。