El patrón tridimensional de biofilms de ingeniería con un Bioprinter hágalo usted mismo

Summary

Este artículo describe un método para transformar una impresora 3D comercial de bajo costo en una impresora 3D bacteriana que puede facilitar la impresión de biofilms estampados. Se describen todos los aspectos necesarios de la preparación del bioprintro y la bio-tinta, así como los métodos de verificación para evaluar la formación de biofilms.

Abstract

Los biofilms son agregados de bacterias incrustadas en una matriz extracelular de patrón espacialmente autoproducida. Las bacterias dentro de un biofilm desarrollan una mayor resistencia a los antibióticos, lo que plantea posibles peligros para la salud, pero también puede ser beneficioso para aplicaciones ambientales como la purificación del agua potable. El desarrollo ulterior de terapias antibacterianas y aplicaciones inspiradas en biofilm requerirá el desarrollo de métodos reproducibles e ingenierables para la creación de biopelículas. Recientemente, se ha desarrollado un novedoso método de preparación de biofilm utilizando una impresora tridimensional (3D) modificada con una tinta bacteriana. Este artículo describe los pasos necesarios para construir este biofrintro 3D eficiente y de bajo costo que ofrece múltiples aplicaciones en el procesamiento de materiales inducidos por bacterialmente. El protocolo comienza con una impresora 3D comercial adaptada en la que la extrusora ha sido reemplazada por un dispensador de bio-tinta conectado a un sistema de bomba de jeringa que permite un flujo controlable y continuo de bio-tinta. Para desarrollar una tinta biológica adecuada para la impresión de biofilm, las bacterias de Escherichia coli diseñadas se suspendieron en una solución de alginato, de modo que se solidifican en contacto con una superficie que contiene calcio. La inclusión de un producto químico inductor dentro del sustrato de impresión impulsa la expresión de las proteínas de biofilm dentro de la tinta bio impresa. Este método permite la impresión 3D de varios patrones espaciales compuestos por capas discretas de biofilms impresos. Estos biofilms controlados espacialmente pueden servir como sistemas modelo y pueden encontrar aplicaciones en múltiples campos que tienen un gran impacto en la sociedad, incluyendo la prevención de resistencia a los antibióticos o la purificación del agua potable, entre otros.

Introduction

Actualmente existe una creciente necesidad de desarrollar soluciones sostenibles y respetuosas con el medio ambiente para la producción de materiales con patrones espacialmente, debido al creciente número de mercados para dichos materiales¹. Este artículo presenta un método sencillo y económico para la producción de estos materiales y, por lo tanto, ofrece un amplio espectro de aplicaciones futuras. El método que se presenta aquí permite la impresión tridimensional (3D) de estructuras con patrones espacialmente utilizando un bio-Ink que contiene bacterias vivas. Las bacterias permanecen viables dentro de las estructuras impresas durante más de ....

Protocol

1. conversión de una impresora 3D comercial en un bioprintro 3D

1. Extraiga el extrusor y el calentador de una impresora 3D comercial (tabla de materiales) del bastidor de la impresora y desenchufe el cableado que controla estos elementos de la placa de circuito principal (figura 1A). Dado que el sensor que controla la temperatura operativa de la impresora debe ser funcional para comunicarse con el software de la impresora, quite del software de impresión el algoritmo que retrasa la impresión hasta que se alcance la temperatura operativa.
2. Conectar una punta de pipetas (200 μL de punta) mediante tubería de....

Results

El primer paso para la impresión 3D exitosa de biofilms es convertir una impresora 3D comercial en un bioprintro. Esta conversión se logra quitando el extrusor y el calentador de la impresora, diseñado para la impresión con una tinta polimérica, y reemplazándolos con componentes apropiados para la impresión de bio-tinta que contiene bacterias vivas (figura 1A). El extrusor se sustituye por una punta de pipetas (o puntas, si se utilizarán varios bio-tintas en .......

Discussion

El protocolo presentado aquí para la impresión 3D de biofilms de ingeniería tiene dos pasos críticos. En primer lugar, la preparación de la superficie de impresión de agar, que es el factor más crítico para producir una resolución de impresión específica. Es importante asegurarse de que la superficie de impresión sea plana y de que la punta de la Piera del cabezal esté colocada a la altura correcta de la superficie. Si la superficie no es plana, la distancia de trabajo cambiará durante el proceso de impresión. Si la dist.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Impresora 3D	CoLiDo	3D-P Kit
Software de impresión 3D	CoLiDo	Print-Rite ColiDo Repetier-Host v2.0.1
Agar	Sigma-Aldrich	05040
CaCl2 dihidratado	Sigma-Aldrich	C7902
Centrífuga	Eppendorf	5810 R
Cloranfenicol	Sigma-Aldrich	3886.1
LB caldo en polvo	Sigma-Aldrich	L3022
Agitador orbital	VWR	89032-092	Modelo 3500
Placa de Petri	VWR	25384-326	150 x 15 mm
Ramnosa	Sigma-Aldrich	83650
Tubo de silicona	VWR	DENE 3100103/25
Bomba de jeringa	ProSense B.V.	NE-300
Alginato de sodio	Sigma-Aldrich	W201502
Citrato de sodio monobásico	Sigma-Aldrich	71498
Hidróxido de sodio	VWR	28244.295