Печать по-живому: на 3D-принтере создали красочные маски с микробами

Маски, изготовленные при помощи новой технологии.

Маски, изготовленные при помощи новой технологии.
Фото Media Lab's Mediated Matter Group.

Группа исследователей из Массачусетского технологического института и Гарвардского университета внедрила живые микроорганизмы в объекты, напечатанные на 3D-принтере. Такая технология поможет создавать "умные" упаковки, сигнализирующие о бактериальном загрязнении.

Отметим, что 3D-принтер использовался самый обычный, доступный любому желающему. Однако учёные значительно переработали состав "чернил" для него.

Основу для печати трёхмерных изделий разработчики назвали гибридными живыми материалами (hybrid living materials), поскольку помимо некоторых привычных ингредиентов она содержит и живые микроорганизмы.

Для создания конечных объектов специалисты использовали два типа смол: одна была постоянной, другая временной. Основная часть маски создаётся из первого вещества, которая обеспечивает целостность и устойчивость структуры. Некоторые части производятся при помощи временной смолы. Обычно она используется для выступающих частей изделия и, когда она выполнит свою функцию, растворяется.

Но в ходе данного исследования у неё обнаружилось одно любопытное и важное свойство: те части структуры, которые были выполнены из временной смолы, становились своего рода поглотителями и сохраняли возможность проводить химические сигналы, которые позволяли контролировать поведение живых микроорганизмов.

Последние (модифицированные бактерии кишечной палочки) были нанесены с помощью распыления вместе с последним слоем, состоящим из гидрогеля.

Спустя несколько часов микроорганизмы начинают светиться различными цветами в тех частях напечатанного объекта, которые были изготовлены при помощи временной смолы.

Как объясняют специалисты, такое красочное "шоу" становится возможным благодаря специально подобранным химическим веществам. Они активируют определённые генетические реакции внутри бактерий и заставляют их флуоресцировать (светиться разными цветами).

В ходе работы исследователи научились довольно точно "программировать" свечение объектов, меняя химические вещества, микроорганизмы и задавая нужный узор.

Чтобы показать технологию в действии, специалисты создали миниатюрные диски и большие маски для лица. Они начали светиться спустя некоторое время после печати.

По словам учёных, в будущем такая технология пригодится для создания биомедицинских устройств, "умных" упаковок, которые выдают бактериальное загрязнение, и других поверхностей, которые так или иначе реагируют на изменения условий окружающей среды.

Впрочем, новой платформе (которая, к слову, позволяет использовать от 3 до 7 смол) можно придумать и более экзотические применения. Так, в пресс-релизе MIT предлагается создавать объекты с биологическими поверхностями, которые будут не только реагировать на изменения температуры и освещённости. Так, маски будущего смогут, например, производить для каждого конкретного пользователя необходимые именно ему витамины, антитела или антибиотики (в зависимости от генетического профиля или состояния того или иного человека).

Научная статья по итогам исследования опубликована в издании Advanced Functional Materials.

К слову, ранее "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) писали о 3D-принтере, работающем с искусственной древесиной, и о "всеядном" 4D-принтере. Писали мы и о сложных стеклянных предметах, которые теперь можно получить при помощи трёхмерной печати.