合成生物学と3Dプリントを利用してプログラム可能な生体材料を作成する

合成生物学と3Dプリントを利用してプログラム可能な生体材料を作成する
この投稿は Bingdunxiong によって 2024-5-2 19:16 に最後に編集されました

南極のクマの紹介:新しい研究では、3D プリントと遺伝子組み換え植物細胞を使用して複雑な自己修復材料を作成し、将来のバイオ製造および建設技術に革命をもたらす可能性があります。

△研究者らは、遺伝子組み換え植物細胞を含むバイオインクを3Dプリントに使用し、プログラム可能な生体材料を製造することに成功した。この研究はACS Central Science誌に「カスタム粒子ハイドロゲル足場におけるタバコBY-2細胞の増殖とトランスフェクションによる人工植物ベースの生体材料の開発の促進」と題して掲載された(ポータル)
2024年5月2日、南極熊は、研究者が3Dプリント技術と遺伝子組み換え植物細胞を使用して新しいタイプの生体材料を開発したことを知りました。この材料は自己修復能力を持ち、環境に反応することができ、バイオ製​​造と建設の発展に革命をもたらす可能性があります。

△ PLM 3Dバイオプリンティングの概略図
材料工学における植物細胞の探究

最近、研究者たちは、主に細菌や真菌の細胞を生体成分として利用した人工生体材料の開発に取り組んでいます。しかし、植物細胞のユニークな機能は、人工植物生体材料 (EPLM) への利用に対する熱意を呼び起こしています。

過去に科学者によって作られた植物細胞ベースの材料は、構造がかなり単純で、機能も限られていました。そこで研究者たちは、カスタマイズ可能な動作と機能を備えた遺伝子組み換え植物細胞を含む複雑な形状の EPLM を作成することで、この状況を変えたいと考えました。

△初日(左)から14日目(右)までの間に、ハイドロゲル内の3Dプリント植物細胞が成長し、黄色い塊となって繁茂し始めた。
革新的な3Dプリント技術

研究者らは、タバコの植物細胞を、DNA断片を植物ゲノムに移すために一般的に使用される細菌であるアグロバクテリウムを含むゼラチンおよびハイドロゲル微粒子と混合した。

このバイオインク混合物は、平らなプレート上または別のゲルの容器内に 3D プリントされ、格子、雪の結晶、葉、渦巻きなどの形状を形成します。次に、青色光を使用して印刷された材料内のハイドロゲルを硬化させ、構造を強化します。その後 48 時間にわたって、EPLM 内の細菌は成長中のタバコ細胞に DNA を移しました。

その後、材料は抗生物質で洗浄され、細菌が殺されます。その後数週間にわたって、植物細胞が EPLM 内で成長し複製されるにつれて、移された DNA に基づいてタンパク質が生成され始めました。

△2種類のバイオインクから構成される多機能EPLMの構築。 24日後、この葉の形をした人工生体材料に2種類のバイオインクで印刷された植物細胞によって生成された色がはっきりと見えるようになります。
概念実証と将来の応用

この概念実証研究では、タバコの植物細胞は、移入されたDNAを使用して、天然着色料や栄養補助食品として使用できる緑色蛍光タンパク質やフィブラート、赤色または黄色の植物色素を生成できるようになりました。研究者らは、2種類のバイオインク(葉脈に沿って赤色の色素を生成するインクと、葉の他の部分に黄色の色素を生成するインク)を使用して葉の形をしたEPLMを印刷することで、この技術が複雑で空間的に制御可能な多機能構造を生成できることを示した。

生物の特性と無生物の安定性および耐久性を組み合わせたこの EPLM は、植物代謝物や医薬品タンパク質を生産するための細胞工場として、あるいは持続可能な建築用途にも使用できます。




プログラム可能、生命、材料、生物学、合成

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