供稿人:李曉、連芩 發(fā)布日期：2017-12-28
近期，蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院（ETHZ）的研究人員研發(fā)出一種含有多種細(xì)菌的生物3D打印墨水，可實(shí)現(xiàn)多種醫(yī)學(xué)和生物技術(shù)方面的應(yīng)用。相關(guān)成果發(fā)表與《Science Advances》雜志上。
圖1 細(xì)菌墨水的組成
這種細(xì)菌墨水名叫Flink，是“功能性活性墨水”的縮寫，由透明質(zhì)酸（HA）、長鏈糖分子（k-CA）和熱解硅石（FS）組成。其中，透明質(zhì)酸和長鏈糖分子是天然聚合物，不僅可以增大材料粘度，而且可以為細(xì)菌的生長繁殖提供必要的環(huán)境；加入熱解硅石是為了增大材料的彈性，改善流變性。為了實(shí)現(xiàn)良好的打印特性，研究人員對(duì)三種成分的比例及含量進(jìn)行了研究，對(duì)不同組分材料進(jìn)行了大量的流變學(xué)測試，獲取了材料的流動(dòng)性、粘彈性規(guī)律，最終確定了混合比例為1:1:1，混合濃度為4.5%時(shí)，具有較好的打印特性和機(jī)械性能。
圖2 生物墨水打印性能的研究
圖3 帶有木醋桿菌生物墨水的應(yīng)用
隨后在材料中混入惡臭假單胞菌(putida)和木醋桿菌(Acetobacter xylinum)，前者可以分解化學(xué)工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)的有毒化學(xué)苯酚，后者則可以分泌纖維素用于皮膚修復(fù)。通過3D打印的方式，細(xì)菌可以被準(zhǔn)確地打印出特定結(jié)構(gòu)。通過紫外可見吸收光譜定量分析苯酚的降解量，證明了3D打印的結(jié)構(gòu)可以保證細(xì)菌的生長和代謝。隨后研究人員利用一臺(tái)四軸3D打印機(jī)在一個(gè)面部模型上打印了帶有木醋桿菌的生物墨水（圖3），培養(yǎng)數(shù)天后，通過熒光染料染色可以觀察到細(xì)菌分泌出的纖維素。
細(xì)菌在自然界中必不可少，相信有了3D打印細(xì)菌技術(shù)，人類可以在更廣的領(lǐng)域內(nèi)發(fā)揮其巨大潛力。