Tinta viva: el gel lleno de microbios se puede imprimir en 3D en estructuras liberadoras de fármacos

Una tinta viva hecha completamente de células bacterianas se puede imprimir en 3D para crear estructuras que liberen medicamentos contra el cáncer o eliminen las toxinas del medio ambiente.

Tecnología


23 de noviembre de 2021


Estructuras impresas en 3D

Estructuras impresas en 3D creadas con tinta viva

Duraj-Thatte y col.; Comunicaciones de la naturaleza

Una tinta fabricada con células bacterianas diseñadas se puede imprimir en 3D en estructuras que liberan medicamentos contra el cáncer o capturan toxinas del medio ambiente.

La tinta microbiana es el primer gel imprimible que se fabrica completamente a partir de proteínas producidas por E. coli células, sin la adición de otros polímeros.

“Esta es la primera de su tipo … una tinta viva que puede responder al medio ambiente. Hemos reutilizado la matriz que estas bacterias utilizan normalmente como material de protección para formar una tinta biológica ”, dice. Avinash Manjula-Basavanna en el Instituto de Tecnología de Massachusetts en Boston.

Incorporando otro tipo de genéticamente modificado E. coli Dentro del gel, Manjula-Basavanna y sus colegas construyeron estructuras vivas que liberaban el fármaco anticanceroso azurina o capturaban la toxina bisfenol A (BPA) del medio ambiente. El BPA se usa comúnmente para fabricar plásticos y se ha relacionado con la infertilidad y el cáncer.

Los investigadores fabricaron la tinta a partir de moléculas de polímero proteico llamadas nanofibras curli.. Primero, diseñaron genéticamente E. coli células para producir subunidades de nanofibras curli que tenían uno de los dos módulos con carga opuesta, conocidos como “perilla” o “agujero”, unidos a ellos. Al cultivar una mezcla de los dos tipos de células, produjeron fibras rizadas que se entrecruzaron entre sí cuando las protuberancias de una fibra se bloquearon en los orificios de carga opuesta de otra fibra.

Luego, el equipo filtró las bacterias a través de una membrana de nailon para concentrar las fibras reticuladas, antes de eliminar las células de la mezcla. Esto produjo un gel que tenía una viscosidad y elasticidad adecuadas para la impresión.

El gel se puede canalizar a través de una boquilla para producir hilos de alrededor de medio milímetro de ancho. A pesar del estrecho ancho de las fibras, eran lo suficientemente fuertes como para mantenerse juntas sin romperse cuando se estiraban entre dos pilares separados por 16 milímetros.

“Recuerdo ese momento en el que se cerró esta brecha y yo estaba gritando y saltando”, dice.

Modificando genéticamente otros E. coli para producir azurina en presencia de una sustancia química llamada IPTG y luego sembrar estas células en el gel, los investigadores descubrieron que podían convertir el gel en una estructura viva que libera azurina a demanda.

Continuaron sus experimentos diseñando otra población de E. coli para producir subunidades curli que puedan unirse al BPA. Luego, estas células se incrustaron en el gel, lo que le permitió capturar casi el 30 por ciento de la toxina del líquido que lo rodeaba en 24 horas.

La vida útil del gel aún no se ha probado específicamente, pero hay estructuras vivas en el laboratorio que se han mantenido estables durante más de un par de años, dice Manjula-Basavanna.

“La belleza del trabajo radica en la capacidad de programar genéticamente la respuesta funcional del material vivo impreso”, dice Andrew Studart en ETH Zürich en Suiza.

Referencia de la revista: Comunicaciones de la naturaleza, DOI: 10.1038 / s41467-021-26791-x

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