Mực in 3D từ vi khuẩn

11/02/2022

 

23/11/2021 – The New York Times Gần đây, các nhà khoa học đã tạo ra loại mực in 3D hoàn toàn từ vi khuẩn. Loại mực này có dạng hydrogel và có thể in được ở nhiều hình dạng khác nhau (tròn, vuông và nón). Sau đó, các cấu trúc được in đều giữ nguyên hình dạng và sáng lấp lánh. Nhóm nghiên cứu đã mô tả quy trình chế tạo và thành phần của mực in trong công trình công bố trên tạp chí Nature Communications (Duraj-Thatte et al., 2021). Mặc dù, loại mực in mới này vẫn đang trong quá trình phát triển nhưng các tác giả cho rằng nó có thể trở thành vật liệu xây dựng tự sửa chữa lý tưởng cho các công trình trên Trái đất và ngoài không gian. Vi khuẩn là thành phần quan trọng của các sản phẩm như nước hoa và vitamin; gần đây, các nhà khoa học bắt đầu chế tạo nhựa sinh học từ vi khuẩn. Trước đây, các nhà khoa học đã từng tạo ra loại mực in dạng gel kết hợp vi khuẩn và polymer chứa axit hyaluronic, chiết xuất rong biển và muội silic. Tuy nhiên, loại mực in mới không chứa polymer bổ sung mà được chế tạo hoàn toàn từ tế bào vi khuẩn E.coli biến đổi gen. Sau khi được thu hoạch từ môi trường nuôi cấy lỏng, mực trở nên rắn như gelatin, có thể in thành nhiều cấu trúc và giữ nguyên hình dạng. Theo tiến sĩ Neel Joshi, nhà sinh vật học tổng hợp tại Northeastern University: “Những loại mực in như vậy sẽ là trọng tâm phát triển của vật liệu sinh học. Khác với các cấu trúc được đúc từ bê tông và nhựa, vật liệu từ hệ thống sống có khả năng tự điều chỉnh theo tín hiệu môi trường và tái tạo”. Thông thường, các mực in từ vi khuẩn cần khung nâng đỡ polymer để duy trì hình dạng sau in. Tuy nhiên, polymer có nhiều hạn chế riêng và có thể gây ra sự thay đổi cơ tính của mực theo chiều hướng không mong muốn. Ngoài ra, các polymer phải có tính tương hợp sinh học để vi khuẩn có thể tồn tại. Các polymer tổng hợp thường có nguồn gốc từ dầu mỏ, nguồn nguyên liệu rất khó để tái tạo. Các nhà nghiên cứu đã biến đổi gen tế bào E.coli nhằm tạo ra một loại polymer protein có cấu trúc giống mạng lưới giúp vật liệu vừa có thể chảy ra từ đầu phun của máy in 3D vừa có thể tạo ra những cấu trúc đủ bền vững. Sau đó, họ đưa mực in này đến phòng thí nghiệm của Harvard Medical School (một trong số ít phòng thí nghiệm chấp nhận thử nghiệm các sinh phẩm từ vi khuẩn trên máy in 3D) nhằm kiểm tra khả năng duy trì hình dạng và các đặc tính cơ học khác. Trong một thử nghiệm trên khả năng trị liệu, mực in đã giải phóng thuốc điều trị ung thư azurin khi tiếp xúc với một loại hoá chất. Trong thử nghiệm khác, mực in đã bắt giữ BPA (loại hoá chất độc hại), cho thấy hiệu quả tích cực cho việc bảo vệ môi trường. Tiến sĩ Duraj-Thatte hy vọng mực in này có thể được ứng dụng trong Kỹ nghệ mô, Y sinh và trở thành loại vật liệu xây dựng xanh. Tiến sĩ Datta, một kỹ sư sinh học và hoá học tại Princeton University nói “Hãy tưởng tượng các toà nhà có khả năng tự sửa chữa trở thành hiện thực trong cuộc sống của chúng ta. Thật khó để biết trước tương lai. Nhưng với tốc độ phát triển của lĩnh vực Vật liệu Sinh học thì tương lai có vẻ rất tươi sáng”.

Nguồn: This Ink Is Alive and Made Entirely of Microbes - The New York Times (nytimes.com)

    slot koko