Pronto no habrá nada que no se pueda producir con la impresión 3D. Sin embargo, los materiales utilizados para este proceso siguen siendo "materia muerta", como plásticos o metales.
Un grupo de investigadores de ETH dirigido por el profesor André Studart, jefe del laboratorio de materiales complejos, ha presentado una nueva plataforma de impresión 3D que funciona con materia viva. Los investigadores desarrollaron una tinta que contiene bacterias que permite imprimir minifábricas bioquímicas con ciertas propiedades, según la especie de bacteria que los científicos pongan en la tinta.
"Flink" aprovecha la gama de productos bacterianos
Los miembros del grupo de Studart y los primeros autores Patrick Rühs y Manuel Schaffner utilizaron la bacteria Pseudomonas putida y Acetobacter xylinum en su trabajo. El primero puede descomponer el fenol químico tóxico, que se produce a gran escala en la industria química, mientras que el segundo secreta nanocelulosa de alta pureza. Esta celulosa bacteriana alivia el dolor, retiene la humedad y es estable, abriendohasta las posibles aplicaciones en el tratamiento de quemaduras.
La nueva plataforma de impresión de los investigadores de ETH ofrece numerosas combinaciones potenciales. En una sola pasada, los científicos pueden usar hasta cuatro tintas diferentes que contienen diferentes especies de bacterias en diferentes concentraciones para producir objetos que exhiben varias propiedades.
La tinta está compuesta de un hidrogel biocompatible que proporciona estructura. El hidrogel en sí está compuesto de ácido hialurónico, moléculas de azúcar de cadena larga y sílice pirogénica. El medio de cultivo de las bacterias se mezcla con la tinta para que las bacteriastienen todos los requisitos previos para la vida. Usando este hidrogel como base, los investigadores pueden agregar bacterias con el "rango de propiedades" deseado y luego imprimir cualquier estructura tridimensional que deseen.
tan viscoso como la pasta de dientes
Durante el desarrollo del hidrogel que contiene bacterias, las propiedades de flujo del gel plantearon un desafío particular: la tinta debe ser lo suficientemente fluida para pasar a través de la boquilla de presión. La consistencia de la tinta también afecta la movilidad de las bacterias. Cuanto más rígida es la tinta, más difícil es para ellos moverse. Sin embargo, si el hidrogel es demasiado rígido, Acetobacter secreta menos celulosa. Al mismo tiempo, los objetos impresos deben ser lo suficientemente resistentes para soportar el peso de las capas posteriores. Si son demasiado fluidos,no es posible imprimir estructuras estables, ya que estas colapsan bajo el peso ejercido sobre ellas. "La tinta debe ser tan viscosa como la pasta de dientes y tener la consistencia de la crema de manos Nivea", así describe Schaffner la fórmula exitosa.
Los científicos han llamado a su nuevo material de impresión "Flink", que significa "tinta viva funcional", y recientemente presentaron la técnica en la revista avances científicos .
enorme potencial
Hasta el momento, los científicos de materiales no han estudiado la vida útil de las minifactorías impresas. "Como las bacterias requieren muy pocos recursos, asumimos que pueden sobrevivir en estructuras impresas durante mucho tiempo", dice Rühs.
Sin embargo, la investigación aún se encuentra en sus etapas iniciales. "La impresión con hidrogeles que contienen bacterias tiene un potencial enorme, ya que existe una amplia gama de bacterias útiles", dice Rühs. Él culpa a la mala reputación de los microorganismos porla casi total falta de investigación existente sobre métodos aditivos que utilizan bacterias. "La mayoría de las personas solo asocian bacterias con enfermedades, pero en realidad no podríamos sobrevivir sin bacterias", dice. Sin embargo, los investigadores creen que su nueva tinta es completamente segura. Las bacteriasque utilizan son inofensivos y beneficiosos.
Sensores para sustancias tóxicas y filtros para derrames de aceite
Además de las aplicaciones médicas y biotecnológicas, los investigadores prevén muchos otros usos potenciales. Por ejemplo, objetos de este tipo se pueden utilizar para estudiar procesos de degradación o formación de biopelículas. Una aplicación práctica podría ser un sensor impreso en 3D que contenga bacterias quepodría detectar toxinas en el agua potable. Otra idea sería crear filtros que contengan bacterias para su uso en derrames de petróleo desastrosos. Primero, será necesario superar los desafíos del tiempo de impresión lento y la difícil escalabilidad. Actualmente, Acetobacter tarda varios días en producircelulosa para aplicaciones biomédicas. Sin embargo, los científicos están convencidos de que pueden optimizar y acelerar aún más los procesos.
El desarrollo de materiales especiales para impresión 3D es una especialidad del grupo de investigación del profesor de ETH André Studart. Por ejemplo, él y su equipo interdisciplinario también han desarrollado una tinta imprimible de alta porosidad hecha de cerámica, que permite la impresión de hueso muy ligero-como estructuras utilizadas para la producción de energía.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por ETH Zúrich . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
Referencia de la revista :
cite esta página :