Dolar 12,4280
Euro 14,0266
Altın 717,01
BİST 1.776
Adana Adıyaman Afyon Ağrı Aksaray Amasya Ankara Antalya Ardahan Artvin Aydın Balıkesir Bartın Batman Bayburt Bilecik Bingöl Bitlis Bolu Burdur Bursa Çanakkale Çankırı Çorum Denizli Diyarbakır Düzce Edirne Elazığ Erzincan Erzurum Eskişehir Gaziantep Giresun Gümüşhane Hakkari Hatay Iğdır Isparta İstanbul İzmir K.Maraş Karabük Karaman Kars Kastamonu Kayseri Kırıkkale Kırklareli Kırşehir Kilis Kocaeli Konya Kütahya Malatya Manisa Mardin Mersin Muğla Muş Nevşehir Niğde Ordu Osmaniye Rize Sakarya Samsun Siirt Sinop Sivas Şanlıurfa Şırnak Tekirdağ Tokat Trabzon Tunceli Uşak Van Yalova Yozgat Zonguldak
İstanbul 21 °C
Kuvvetli Sağanak

Biyomalzemeleri Geliştirmek İçin Yaşayan Mikropların 3D Baskısıyla Geliştirilen Yeni Yöntem

17.10.2021
64
Biyomalzemeleri Geliştirmek İçin Yaşayan Mikropların 3D Baskısıyla Geliştirilen Yeni Yöntem
Biyomalzemeleri Geliştirmek İçin 3D Baskı Mikropları

Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarı araştırmacıları, bakterileri ışığa duyarlı biyo-reçinelerde askıya aldı ve Mikrobiyal Biyobaskı 3D yazıcı için LLNL tarafından geliştirilen Stereolithographic Apparatus’tan LED ışığı kullanarak mikropları 3D yapılarda “kapattı”. Projeksiyon stereolitografi makinesi, neredeyse bir insan hücresinin çapı kadar ince olan 18 mikron düzeyinde yüksek çözünürlükte baskı yapabilir. Kredi: Thomas Reason/LLNL tarafından İllüstrasyon

Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarı (LLNL) bilim adamları, kontrollü modellerde 3D baskı yaşayan mikroplar için yeni bir yöntem geliştirdiler ve nadir toprak metallerini geri kazanmak, atık suyu temizlemek, uranyumu tespit etmek ve daha fazlası için mühendislik bakterilerini kullanma potansiyelini genişletti.

3D desenli mikroplar üretmek için ışık ve bakteri aşılanmış reçine kullanan yeni bir teknikle araştırma ekibi, gerçek dünyada yaygın olan mikrobiyal toplulukların ince katmanlarına benzeyen yapay biyofilmleri başarıyla bastı. Araştırma ekibi, bakterileri ışığa duyarlı biyoreçinelerde askıya aldı ve LLNL tarafından geliştirilen Mikrobiyal Biyobaskı için Stereolitografik Aparatı (SLAM) 3D yazıcıdan LED ışığı kullanarak mikropları 3D yapılarda “tuttu”. Projeksiyon stereolitografi makinesi, neredeyse bir insan hücresinin çapı kadar ince olan 18 mikron düzeyinde yüksek çözünürlükte baskı yapabilir.

Dergide çevrimiçi olarak yer alan makalede Nano HarflerAraştırmacılar, teknolojinin yapısal olarak tanımlanmış mikrobiyal toplulukları tasarlamak için etkili bir şekilde kullanılabileceğini kanıtladı. Uranyum biyoalgılama ve nadir toprak biyomadencilik uygulamaları için bu tür 3D baskılı biyofilmlerin uygulanabilirliğini gösterdiler ve geometrinin basılı malzemelerin performansını nasıl etkilediğini gösterdiler.

Baş araştırmacı ve LLNL biyomühendis William “Rick” Hynes, “3D mikrobiyal kültür teknolojisinin sınırlarını zorlamaya çalışıyoruz” dedi. “Bunun çok az araştırılmış bir alan olduğunu ve öneminin henüz tam olarak anlaşılmadığını düşünüyoruz. Araştırmacıların, geometrik olarak karmaşık, ancak oldukça kontrollü koşullarda mikropların nasıl davrandığını daha iyi araştırmak için kullanabilecekleri araçlar ve teknikler geliştirmeye çalışıyoruz. Mikrobiyal popülasyonların 3D yapısı üzerinde daha fazla kontrole sahip uygulamalı yaklaşımlara erişerek ve bunları geliştirerek, bunların birbirleriyle nasıl etkileşime girdiklerini doğrudan etkileyebileceğiz ve bir biyo-üretim üretim sürecinde sistem performansını iyileştirebileceğiz.”

Hynes, görünüşte basit olsa da, mikrobiyal davranışların aslında son derece karmaşık olduğunu ve mikrobiyal topluluk üyelerinin geometrik organizasyonu da dahil olmak üzere çevrelerinin uzay-zamansal özellikleri tarafından yönlendirildiğini açıkladı. Hynes, mikropların nasıl organize edildiğinin, nasıl ve ne zaman büyüdükleri, ne yedikleri, nasıl işbirliği yaptıkları, kendilerini rakiplerinden nasıl savundukları ve hangi molekülleri ürettikleri gibi bir dizi davranışı etkileyebileceğini söyledi.

Hynes, laboratuvarda biyofilm üretmeye yönelik önceki yöntemlerin bilim adamlarına film içindeki mikrobiyal organizasyon üzerinde çok az kontrol sağladığını ve doğal dünyadaki bakteri topluluklarında görülen karmaşık etkileşimleri tam olarak anlama yeteneğini sınırladığını açıkladı. Mikropları 3D olarak biyo-baskı yapma yeteneği, LLNL bilim adamlarının bakterilerin doğal ortamlarında nasıl çalıştığını daha iyi gözlemlemelerine ve “elektron yiyen” bakterilerin (elektrotrofların) yoğun olmayan saatlerde fazla elektriği dönüştürdüğü mikrobiyal elektrosentez gibi teknolojileri araştırmalarına olanak sağlayacaktır. biyoyakıtlar ve biyokimyasallar üretir.

Hynes, elektrotlar (genellikle teller veya 2D yüzeyler) ve bakteriler arasındaki arabirimin verimsiz olması nedeniyle şu anda mikrobiyal elektrosentez sınırlıdır. Mikropları, iletken malzemelerle birleştirilmiş cihazlarda 3D yazdırarak, mühendisler, çok daha verimli elektrosentez sistemleriyle sonuçlanan, büyük ölçüde genişletilmiş ve geliştirilmiş elektrot-mikrop arayüzüne sahip oldukça iletken bir biyomateryal elde etmelidir.

Biyofilmler, hidrokarbonları iyileştirmek, kritik metalleri geri kazanmak, gemilerden midyeleri çıkarmak ve çeşitli doğal ve insan yapımı kimyasallar için biyosensör olarak kullanıldıkları endüstride artan bir ilgi görmektedir. LLNL’de sentetik biyoloji yetenekleri üzerine inşa edilmiştir. Caulobacter crescentus Nadir toprak metallerini çıkarmak ve uranyum birikintilerini tespit etmek için genetiği değiştirilmiş, LLNL araştırmacıları en son kağıtta biyobaskı geometrisinin mikrobiyal fonksiyon üzerindeki etkisini araştırdı.

Bir dizi deneyde, araştırmacılar, farklı biyo-baskı modellerinde nadir toprak metallerinin geri kazanımını karşılaştırdılar ve 3 boyutlu bir ızgarada basılan hücrelerin metal iyonlarını geleneksel toplu hidrojellerden çok daha hızlı emebildiğini gösterdiler. Ekip ayrıca canlı uranyum sensörleri bastı ve kontrol baskılarına kıyasla mühendislik bakterilerinde artan floresan gözlemledi.

Ortak yazar ve LLNL mikrobiyolog Yongqin Jiao, “Gelişmiş mikrobiyal fonksiyonlara ve toplu taşıma özelliklerine sahip bu etkili biyomalzemelerin geliştirilmesi, birçok biyo-uygulama için önemli etkilere sahiptir” dedi. “Yeni biyobaskı platformu, optimize edilmiş geometri ile yalnızca sistem performansını ve ölçeklenebilirliğini geliştirmekle kalmıyor, aynı zamanda hücre canlılığını koruyor ve uzun vadeli depolama sağlıyor.”

LLNL araştırmacıları, daha karmaşık 3D kafesler geliştirmek ve daha iyi baskı ve biyolojik performansa sahip yeni biyoreçineler oluşturmak için çalışmaya devam ediyor. Mikrobiyal elektrosentez uygulamalarında üretim verimliliğini artırmak için elektronları ve biyo-baskılı elektrotrofik bakterileri taşımak için karbon nanotüpler ve hidrojeller gibi iletken malzemeleri değerlendiriyorlar. Ekip ayrıca, sistem üzerinden besinlerin ve ürünlerin toplu taşınmasını en üst düzeye çıkarmak için biyo-baskılı elektrot geometrisinin en iyi nasıl optimize edileceğini de belirlemektedir.

LLNL biyomühendis ve ortak yazar Monica Moya, “Yapının mikrobiyal davranışı nasıl yönettiğini yeni yeni anlamaya başlıyoruz ve bu teknoloji bu yönde atılmış bir adım” dedi. “Daha karmaşık bir işlevi mümkün kılmak için hem mikropları hem de onların fizyokimyasal ortamını manipüle etmek, biyo-üretim, iyileştirme, biyoalgılama/tespit ve hatta mühendislik ürünü yaşam malzemelerinin geliştirilmesini içeren bir dizi uygulamaya sahiptir – özerk olarak şekillendirilebilen ve kendi kendini tamir edebilen veya algılayabilen/yanıt verebilen malzemeler. çevrelerine.”

Referans: Karen Dubbin, Ziye Dong, Dan M. Park, Javier Alvarado, Jimmy Su, Elisa Wasson, Claire Robertson, Julie Jackson, Arpita Bose, Monica L. Moya, Yongqin Jiao ve William tarafından “Projection Microstereolithographic Microbial Bioprinting for Engineered Biofilms” F. Hynes, 28 Ocak 2021, Nano Harfler.
DOI: 10.1021/acs.nanolett.0c04100

Laboratuvara Yönelik Araştırma ve Geliştirme programı araştırmayı finanse etti.

Ortak yazarlar arasında LLNL bilim adamları ve mühendisleri Karen Dubbin, Ziye Dong, Dan Park, Javier Alvarado, Jimmy Su, Elisa Wasson, Claire Robertson ve Julie Jackson ile St. Louis’deki Washington Üniversitesi’nden Arpita Bose yer alıyor.

.

ZİYARETÇİ YORUMLARI - 0 YORUM

Henüz yorum yapılmamış.