Le mariage de la biologie synthétique et de l'impression 3D produit des matériaux vivants programmables
Les applications pourraient un jour inclure la biofabrication et la construction durable
Les scientifiques exploitent les cellules pour fabriquer de nouveaux types de matériaux capables de croître, de se réparer et même de réagir à leur environnement. Ces solides "matériaux vivants conçus" sont fabriqués en intégrant des cellules dans une matrice inanimée qui prend la forme souhaitée. Aujourd'hui, des chercheurs rapportent dans ACS Central Science qu'ils ont imprimé en 3D une bio-encre contenant des cellules végétales qui ont ensuite été génétiquement modifiées, produisant ainsi des matériaux programmables. Les applications pourraient un jour inclure la biofabrication et la construction durable.
Entre le premier jour (à gauche) et le quatorzième jour (à droite), les cellules végétales imprimées en 3D dans l'hydrogel se développent et commencent à s'épanouir en grappes jaunes.
Adapted from ACS Central Science 2024, DOI: 10.1021/acscentsci.4c00338
Récemment, les chercheurs ont mis au point des matériaux vivants modifiés, en s'appuyant principalement sur des cellules bactériennes et fongiques en tant que composants vivants. Mais les caractéristiques uniques des cellules végétales ont suscité l'enthousiasme pour leur utilisation dans les matériaux vivants végétaux. Toutefois, les matériaux à base de cellules végétales créés à ce jour ont des structures assez simples et des fonctionnalités limitées. Ziyi Yu, Zhengao Di et leurs collègues ont voulu changer cela en fabriquant des EPLM de forme complexe contenant des cellules végétales génétiquement modifiées dont le comportement et les capacités sont personnalisables.
Les chercheurs ont mélangé des cellules végétales de tabac avec de la gélatine et des microparticules d'hydrogel contenant Agrobacterium tumefaciens, une bactérie couramment utilisée pour transférer des segments d'ADN dans les génomes végétaux. Ce mélange de bio-encres a ensuite été imprimé en 3D sur une plaque plate ou à l'intérieur d'un récipient rempli d'un autre gel pour former des formes telles que des grilles, des flocons de neige, des feuilles et des spirales. Ensuite, l'hydrogel contenu dans les matériaux imprimés a été polymérisé à l'aide d'une lumière bleue, ce qui a permis de durcir les structures. Pendant les 48 heures qui ont suivi, les bactéries présentes dans les EPLM ont transféré de l'ADN aux cellules de tabac en croissance. Les matériaux ont ensuite été lavés avec des antibiotiques pour tuer les bactéries. Au cours des semaines suivantes, alors que les cellules végétales se développaient et se répliquaient dans les EPLM, elles ont commencé à produire des protéines dictées par l'ADN transféré.
Dans cette étude de validation du concept, l'ADN transféré a permis aux cellules de tabac de produire des protéines fluorescentes vertes ou des bétalaïnes, des pigments végétaux rouges ou jaunes utilisés comme colorants naturels et compléments alimentaires. En imprimant un EPLM en forme de feuille avec deux bioinks différents - l'un créant un pigment rouge le long des nervures et l'autre un pigment jaune dans le reste de la feuille - les chercheurs ont montré que leur technique pouvait produire des structures complexes, contrôlées dans l'espace et multifonctionnelles. Ces EPLM, qui combinent les caractéristiques des organismes vivants avec la stabilité et la durabilité des substances non vivantes, pourraient être utilisés comme usines cellulaires pour produire des métabolites végétaux ou des protéines pharmaceutiques, ou même dans des applications de construction durable, selon les chercheurs.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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