ネイチャーコミュニケーション 3Dプリント微生物インクは遺伝子組み換えタンパク質ナノファイバーの製造に使用できる

ネイチャーコミュニケーション 3Dプリント微生物インクは遺伝子組み換えタンパク質ナノファイバーの製造に使用できる
はじめに: MIT、ノースウェスタン大学などの研究者らは、生物材料以外のポリマーを一切使用せずに、初めて生物構造を 3D プリントしました。研究者たちは、大腸菌が生成したタンパク質ポリマー分子で構成されたゲルを使用して、抗がん剤を放出したり環境から毒素を捕捉したりする装置を設計している。
△微生物インク3Dプリンティング 研究者らは、大腸菌細胞を初めて遺伝子操作し、カーリーナノファイバーと呼ばれるタンパク質ポリマー分子を生成したと報告されている。これに、「ノブ」と「ホール」と呼ばれる、反対に帯電した 2 つのモジュールが取り付けられています。カールした繊維が作られると、それらは架橋し、ノブが穴に固定されます。その後、材料はナイロン膜で濾過され、大腸菌細胞が除去され、印刷可能なほど粘性と弾力性のあるゲルが作られました。このゲルは研究者によって「微生物インク」と呼ばれています。
△フィブリン由来のα(ノブ)とγ(ホール)タンパク質ドメインを、カーリーナノファイバーの主要構造成分であるCsgAに融合し、大腸菌を遺伝子操作して微生物インクを生成しました。分泌後、CsgA-α および CsgA-γ モノマーはノブホール結合相互作用を介して架橋されたナノファイバーに自己組織化します。ノブドメインとホールドメインはフィブリンに由来し、血栓形成中の超分子重合において重要な役割を果たします。最後に、微生物インクを印刷することで機能性バイオマテリアルが得られます。
印刷前に、バイオインクは 10 mL Luer-Lok™ シリンジに注入され、標準の 27G ニードルチップと、Fisnar 製の既成の 1/4 インチ鈍チップ、およびアップグレードされた ANET A8 (Shenzhen Anet Technology Co., Ltd.) 3D プリンターを使用してバイオプリントされました。堆積により、研究者たちは幅0.5ミリメートルの細い繊維を製造することができた。また、16 mm 離れた 2 本の支柱の間に張った場合でも強度を維持できます。
△単層グリッド、正方形10層、円形10層、円錐21層。スケールバー 1 mm プロジェクトをさらに進めるために、チームは新しいタイプの大腸菌を埋め込みました。この大腸菌は抗がん剤アズリンを放出するように設計されていた。 IPTG と呼ばれる化学物質にさらされると、アズールシード構造は要求に応じて薬剤を放出することができます。研究者らはまた、多くのプラスチックに含まれる有毒物質であるビスフェノールA(BPA)と結合できる巻き毛の繊維を生成できる大腸菌株も作成した。テストでは、このゲルは24時間以内に周囲の体液から毒素の約30%を吸収することができた。

関連文献: Duraj-Thatte, AM, Manjula-Basavanna, A., Rutledge, J. et al. Programmable microbial ink for 3D printing of living materials generated from genedically engineered protein nanofibers. Nat Commun 12, 6600 (2021). 文献アドレス: https://www.nature.com/articles/s41467-021-26791-x

生物学、インク、文学

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