Американские инженеры разработали недорогой биопринтер, который позволяет создавать сложные трехмерные конструкции с живыми микроорганизмами. Для этого ученые модифицировали обычный 3D-принтер, заменив механизм подачи пластика на шприцевой насос.
Стоимость установки составила около 450 долларов — значительно меньше цены специализированных биопринтеров, которая может превышать 100 тысяч долларов.
Вместо пластикового филамента устройство использует биочернила — смесь живых клеток и полимерного раствора. Шприцевой насос выдавливает материал через сопло, формируя конструкцию слой за слоем. Он также может втягивать чернила обратно, благодаря чему материал не растекается по краям и позволяет получать более четкие формы.
Одна из главных проблем биопечати заключается в том, что мягкие структуры могут деформироваться или разрушаться еще до затвердевания. Чтобы этого избежать, команда разработала специальный поддерживающий гель — суспензию, в которую принтер помещает биочернила во время печати. Она удерживает конструкцию и помогает материалу быстрее закрепиться.
Исследователи создали два варианта такой среды. Первый позволяет легко извлекать готовую структуру после печати. Второй предназначен для инкубации и поддерживает жизнеспособность микроорганизмов внутри материала в течение четырех недель и более. В предыдущих методах бактерии начинали погибать примерно через девять дней.
Модифицированная установка способна создавать конструкции более чем из 100 слоев, тогда как прежние самодельные биопринтеры обычно ограничивались менее чем 20. Кроме того, она позволяет формировать внутри напечатанных объектов полости. Благодаря этому увеличивается площадь контакта материала с окружающей средой: бактерии получают больше питательных веществ и сигналов, а также эффективнее выделяют продукты своей жизнедеятельности.
Такие материалы могут использоваться для изучения бактериальных биопленок, разработки антибактериальных покрытий и испытания новых способов очистки сточных вод. В зависимости от выбранных микроорганизмов напечатанные конструкции потенциально способны разлагать пластиковые отходы или удалять загрязнения из воды.
Авторы также сделали конструкцию принтера доступной для других лабораторий: детали можно приобрести отдельно, а инструкции по сборке размещены на GitHub. Это может снизить порог входа в биопечать для научных групп, которым недоступно дорогостоящее специализированное оборудование.
Читайте также: Сервис Meshy превращает фотографии в рельефы для 3D-принтера