Los científicos utilizan las bacterias como micro impresoras 3D
La técnica crea estructuras altamente personalizadas que pueden ser utilizadas en la medicina regenerativa
Un equipo de la Universidad de Aalto ha utilizado bacterias para producir objetos tridimensionales de diseño intrincado hechos de nanocelulosa. Con su técnica, los investigadores son capaces de guiar el crecimiento de las colonias bacterianas a través del uso de superficies fuertemente repelentes al agua - o superhidrófobas. Los objetos muestran un enorme potencial para el uso médico, incluyendo la regeneración de tejidos de apoyo o como andamios para reemplazar órganos dañados.
Usando la técnica, los investigadores han creado estructuras finamente afinadas como este modelo de alvéolos pulmonares.
Valeria Azovskaya
Las fibras de nanocelulosa creadas por la bacteria son unas mil veces más finas que el ancho de un cabello humano.
Luiz Greca
A diferencia de los objetos fibrosos fabricados mediante los métodos actuales de impresión en 3D, la nueva técnica permite que las fibras, con un diámetro mil veces más delgado que un cabello humano, se alineen en cualquier orientación, incluso a través de capas, y diversos gradientes de grosor y topografía, abriendo nuevas posibilidades de aplicación en la regeneración de tejidos. Este tipo de características físicas son cruciales para los materiales de apoyo en el crecimiento y la regeneración de ciertos tipos de tejidos que se encuentran tanto en los músculos como en el cerebro.
Es como tener miles de millones de diminutas impresoras 3D que caben dentro de una botella", explica Luiz Greca, un estudiante de doctorado de la Universidad Aalto. "Podemos pensar en las bacterias como microrobots naturales que toman los bloques de construcción que se les proporcionan y, con la entrada correcta, crean formas y estructuras complejas.
Una vez en un molde superhidrófobo con agua y nutrientes - azúcar, proteínas y aire - las bacterias aeróbicas producen nanocelulosa. La superficie superhidrófoba atrapa esencialmente una fina capa de aire, que invita a las bacterias a crear una biopelícula fibrosa que replica la superficie y la forma del molde. Con el tiempo, la biopelícula se hace más gruesa y los objetos se vuelven más fuertes.
Usando la técnica, el equipo ha creado objetos 3D con características prediseñadas, midiendo desde una décima parte del diámetro de un solo cabello hasta 15-20 centímetros. Las fibras de tamaño nanométrico no causan reacciones adversas cuando se ponen en contacto con los tejidos humanos. El método también podría utilizarse para crear modelos realistas de órganos para la formación de cirujanos o para mejorar la precisión de las pruebas in vitro.
Es realmente emocionante expandir esta área de biofabricación que aprovecha las fuertes nanofibras de celulosa y las redes que forman. Estamos explorando aplicaciones para la degeneración de tejidos relacionados con la edad, siendo este método un paso adelante en esta y otras direcciones", dice el líder del grupo de investigación, el profesor Orlando Rojas. Añade que la cepa de bacteria utilizada por el equipo, Komagataeibacter medellinensis, fue descubierta en un mercado local de la ciudad de Medellín, Colombia, por anteriores colaboradores de la Universidad Pontificia Bolivariana. Tanto en la naturaleza como en la ingeniería, las superficies superhidrófobas están diseñadas para minimizar la adhesión de partículas de polvo así como de microorganismos. Se espera que este trabajo abra nuevas posibilidades para utilizar las superficies superhidrófobas para producir con precisión materiales fabricados de forma natural.
Como las bacterias pueden ser eliminadas o dejadas en el material final, los objetos tridimensionales también pueden evolucionar como un organismo vivo con el tiempo. Los hallazgos proporcionan un importante paso hacia el aprovechamiento del control total sobre los materiales fabricados por las bacterias.
Nuestra investigación muestra realmente la necesidad de entender tanto los finos detalles de la interacción de las bacterias en las interfaces y su capacidad para hacer materiales sostenibles. Esperamos que estos resultados también inspiren a los científicos que trabajan tanto en superficies que repelen las bacterias como en las que fabrican materiales a partir de bacterias", dice el Dr. Blaise Tardy.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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