„Żywy atrament”, czyli bakterie i drukarka 3D

O malarstwie mikrobowym, czyli obrazach tworzonych przez i z pomocą specjalnie hodowanych bakterii, już kiedyś pisaliśmy. To jednak oczywiście nie wszystko, do czego wykorzystywane są tego typu mikroorganizmy. „Żywy atrament” – tak nazywa się nowy żel do drukowania w technologii 3D.

Od dawna wiadomo, że bakterie nie muszą być kojarzone tylko i wyłącznie z chorobami, ale także różne ich szczepy mogą usuwać zanieczyszczenia, syntetyzować użyteczne związki chemiczne oraz wspomagać procesy metaboliczne. Nowoczesna technologia drukowania 3D może okazać się ciekawą alternatywą do wykorzystania tego typu  pozytywnych właściwości bakterii.

Wydrukowane bakterie

Patrick Rühs ze Szwajcarskiego Federalnego Instytutu Technologicznego (E.T.H.) mówi, że „drukowanie 3D może być ciekawą okazją do wymodelowania tego typu bakterii w funkcjonalny materiał”.  Rühs i jego koledzy spróbowali przeprowadzić taki proces, a wyniki swoich badań zawarli w opublikowanym niedawno artykule w Science Advances.

Wszystko zaczęło się od zaprojektowania specjalnego hydrożelu absorbującego dużą ilość wody. To dlatego, że właściwości wody pozwalają żelowi na przepływanie przez otwory drukarki, jednocześnie utrwalając się na koniec procesu. W skład tego konkretnego hydrożelu wszedł m.in. kwas hialuronowy, krzemionka koloidalna oraz karagen ekstrahowany z czerwonych wodorostów, dzięki czemu udało się otrzymać odpowiednią strukturę i można było wykarmić bakterie. W ten sposób chciano sprawdzić hipotezę, że nowy materiał może okazać się bardzo pomocny, chociażby w leczeniu ran czy oparzeń.

W jaki sposób? Właśnie dzięki bakteriom. Testowany hydrożel został wyposażony w bakterię o nazwie Acetobacter xylinum wytwarzającą celulozę, która z kolei przyspiesza gojenie się ran. Jeśli zatem pomysł okazałby się skuteczny, byłaby to bardzo dobra wiadomość w kontekście np. przeszczepów skóry. Rühs wskazuje, że hydrożel zawierający bakterie mógłby być wykorzystywany do tworzenia na bazie tomografii komputerowej (CT scan) celulozowej otoczki w dokładnym kształcie konkretnych organów.

Żywy atrament i celuloza

Aby to sprawdzić, naukowcy wykorzystali drukarkę 3D do pokrycia cienką warstwą hydrożelu twarzy lalki modelu. Przez następne cztery dni była ona przechowywana w cieple i wilgoci. Jak się okazało, już po upływie tego czasu bakterie zmieniły zewnętrzną powłokę hydrożelu, czyli miejsca, gdzie miały dostęp do największej ilości tlenu, w celulozową osłonkę.

Jak wskazuje Anne Meyer z Uniwersytetu Technologicznego w Delftach, jest to pierwszy przykład uzyskania materiału za pomocą drukarki 3-D z udziałem bakterii. Jednocześnie pozytywne wyniki badania otwierają drogę przed innymi próbami technologicznego wykorzystania różnych rodzajów bakterii. Testy nad „żywym atramentem” wciąż trwają, a naukowcy rozważają użycie w jego produkcji także innych bakterii.