在《Advanced Materials》的文章中,来自麻省理工学院(Massachusetts Institute of Technology)的Zhao Xuanhe及其合作者利用3D打印基因编程的细菌细胞,成功的得到了具有生物活性的材料和设备。

用于3D打印生物活性器件的“活体”墨水

许多不同种类的开关和按钮控制着电子设备中的信息流动。生物体中的基因也是被类似的方式控制着:某种特殊的化学刺激会“开启”某些蛋白的产生。与电子设备相比,生物体可以轻易地对化学刺激作出反应。试想一下,未来某一天活细胞或许可以被精确地放置在3D网络中。 在《Advanced Materials》的文章中,来自麻省理工学院(Massachusetts Institute of Technology)的Zhao Xuanhe及其合作者利用3D打印基因编程的细菌细胞,成功的得到了具有生物活性的材料和设备。 研究人员设计了一系列细菌细胞,它们会产生绿色荧光蛋白(GFP)或分泌化学物质,以响应四种不同的可以在水凝胶中自由扩散的信号化学物质。含有普兰尼克 F127(Pluronic F127)丙烯酸酯聚合物胶束的生物墨水在完成打印后恢复为堆积状态,在紫外线照射后发生交联,从而形成稳定状态。 采用这种生物墨水加工出的大规模结构具有很高的分辨率,可以非常精确的检出痕量的被分析物。 使用不同墨水进行3D打印可以得到以GFP荧光作为输出的构造不同的逻辑门结构。 由于水凝胶空间分布界限清晰并且信号分子的扩散及GFP的产生具有时间依赖性,因此可以实现图案生成的时空控制。 包含有对N-酰基高丝氨酸内酯(AHL)敏感细菌的凝胶可以被打印成复杂的图案。将其与含有AHL的凝胶接触,会诱导细菌产生GFP,过夜之后就可以扩散到整个传感器。 采用这种方法制造的3D打印活体图案具有三种不同的传感器的特性,可以耐受拉伸、压缩和扭转。被分析物只会在传感器敏感区域产生精确的局部响应。 想要了解更多的关于这种多参数生物墨水在开发活体设备方面的信息,请访问《Advanced Materials》的主页。