科学家将细菌用作微型3D打印机

阿尔托大学的一个团队利用细菌制造了由纳米纤维素制成的精心设计的三维物体。凭借他们的技术，研究人员能够通过使用强防水或超疏水表面来引导细菌菌落的生长。这些物体显示出巨大的医疗用途潜力，包括支持组织再生或作为支架来替换受损器官。结果已发表在ACS Nano杂志上。

与通过当前 3D 打印方法制造的纤维物体不同，这项新技术允许直径比人的头发细一千倍的纤维以任何方向排列，甚至跨层，以及各种厚度和地形的梯度，打开为组织再生的应用开辟了新的可能性。这些类型的物理特性对于支持材料在肌肉和大脑中发现的某些类型组织的生长和再生至关重要。

阿尔托大学的博士生 Luiz Greca 解释说：“这就像拥有数十亿台装在瓶子里的微型 3D 打印机。” “我们可以将细菌视为天然微型机器人，它们利用提供给它们的积木，并通过正确的输入，创造出复杂的形状和结构。”

一旦进入含有水和营养物质(糖、蛋白质和空气)的超疏水模具中，好氧细菌就会产生纳米纤维素。超疏水表面基本上捕获了一层薄薄的空气，这会促使细菌产生纤维生物膜，复制模具的表面和形状。随着时间的推移，生物膜变厚，物体变得更坚固。

使用该技术，该团队创建了具有预先设计特征的 3D 物体，其尺寸从一根头发的十分之一直径一直到 15-20 厘米。纳米纤维与人体组织接触时不会引起不良反应。该方法还可用于培养逼真的器官模型，用于培训外科医生或提高体外测试的准确性。

“扩展这一利用强纤维素纳米纤维及其形成的网络的生物制造领域真的令人兴奋。我们正在探索与年龄相关的组织退化的应用，这种方法是朝着这个方向和其他方向迈出的一步，”说研究组组长奥兰多·罗哈斯教授。他补充说，该团队使用的细菌菌株麦德林 Komagataeibacter medellinensis 是在当地市场上发现的在哥伦比亚麦德林市，由玻利瓦里亚纳宗主教大学之前的合作者设计。在自然和工程中，超疏水表面旨在最大限度地减少灰尘颗粒和微生物的粘附。这项工作有望为使用超疏水表面精确生产天然材料开辟新的可能性。

由于细菌可以被去除或留在最终材料中，因此 3D 物体也可以随着时间的推移演变为一个活的有机体。这些发现为全面控制细菌制造材料迈出了重要的一步。

“我们的研究确实表明需要了解界面上细菌相互作用的细节以及它们制造可持续材料的能力。我们希望这些结果也能激励研究细菌排斥表面和用细菌制造材料的科学家，” Blaise Tardy 博士说。

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