Method Article

המשך תלת-מימדי של ביוריאמים מהונדסים עם מעשה-זה-בעצמך ביורינטר

DOI:

10.3791/59477

⸱

May 16th, 2019

 ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Bionanoscience & Kavli Institute of Nanoscience, Delft University of Technology, 2Department of Biology, University of Rochester

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

מאמר זה מתאר שיטה להפיכת מדפסת תלת-ממד מסחרית בעלות נמוכה למדפסת תלת-ממדית חיידקית, היכולה להקל על הדפסה של מאפייני בדוגמת מילוי. כל ההיבטים הנחוצים של הכנת הביופלקטר והביו-דיו מתוארים, כמו גם שיטות אימות להערכת היווצרות ביואילאמים.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ביוילאמים הם אגרגטים של חיידקים מוטבע בתוך מטריצה המיוצר בתבנית spatially-בדוגמת. חיידקים בתוך ביוilm לפתח עמידות לאנטיביוטיקה משופרת, אשר מהווה סכנות בריאותיות פוטנציאליות, אבל יכול גם להועיל ליישומים סביבתיים כגון טיהור של מי שתייה. ההתפתחות הנוספת של הtherapeutics אנטי בקטריאלי ויישומים השראה ביוilm ידרוש התפתחות של שיטות הנדסה, מהנדסים ליצירת ביוגרפיות. לאחרונה, התפתחה שיטה מקורית של הכנת ביוilm באמצעות מדפסת תלת-ממדית ששונתה (3D) עם דיו חיידקי. מאמר זה מתאר את השלבים הנחוצים לבניית הביוקטר היעיל והחסכוני הזה המציע מספר יישומים בעיבוד חומרים המושרה על ידי bacterially. הפרוטוקול מתחיל עם מדפסת תלת-ממד מותאם מותאמת מסחרית שבה החליף את הבלטת ממד עם מתקן ביו דיו המחובר למערכת משאבת מזרק המאפשרת זרימה מתמשכת ורציפה של ביו-דיו. לפיתוח ביו-דיו המתאים להדפסת ביוilm, בקטריה מהונדסים של חיידק האנציכיה הושעו בתמיסה של alginate, כך שהם לגבש במגע עם משטח המכיל סידן. הכללת כימיה מודפסת בתוך מצע ההדפסה כוננים ביטוי של חלבונים ביוilm בתוך הביו-דיו המודפס. שיטה זו מאפשרת הדפסה תלת ממדית של תבניות מרחבית שונות המורכבות משכבות בדידים של ביואמים מודפסים. כגון מערכות מבוקרת מסוג זה יכול לשמש כמערכות מודל והוא יכול למצוא יישומים בתחומים מרובים שיש להם השפעה רחבה על החברה, כולל מניעת עמידות לאנטיביוטיקה או שתיית מים לטיהור, בין היתר.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

כיום קיים צורך הולך וגובר לפיתוח פתרונות ידידותיים לסביבה, לייצור חומרים בדוגמת spatially, בשל הרחבת מספר השווקים לחומרים מסוג1. מאמר זה מציג באופן פשוט, שיטה חסכונית לייצור חומרים כאלה ולכן מציע ספקטרום גדול של יישומים עתידיים. השיטה המוצגת כאן מאפשרת תלת מימדי (3D) הדפסה של מבנים בדוגמת spatially באמצעות הביו-דיו המכיל חיידקים חיים. החיידק נשאר בר קיימא בתוך המבנים המודפסים במשך שבוע, ומאפשר לחיידק לבצע פעילויות מטבוליות טבעיות או מהונדסים. חיידקים מודפסים יכולים ובכך לייצר ולהפקיד את הרכיבים הרצויים בתוך המבנה המודפס, לדוגמה יצירת ביוilm מקושרות פונקציונלי2.

שיטות מסורתיות לייצור חומרים מתק....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. המרה של מדפסת תלת-ממדית מסחרית לביורימטר תלת-ממדי

  1. הסר את הבלטת ממד ואת החימום של מדפסת תלת-ממדית מסחרית (טבלת חומרים) ממסגרת המדפסת, ונתק את החיווט השולט ברכיבים אלה מלוח המעגלים הראשי (איור 1a). מאחר שהחיישן השולט בטמפרטורה התפעולית של המדפסת צריך להיות פונקציונלי לקיים תקשורת עם תוכנת המדפסת, הסר מתוכנת ההדפסה את האלגוריתם העכב את ההדפסה עד שתגיע לטמפרטורה המבצעית.
  2. לחבר טיפ פיפטה (200 μL) באמצעות אבובים סיליקון (קוטר פנימי של 1 מ"מ) ל-5 מזרק mL שנטען למשאבת מזרק. הקצה את עצת הפיפטה על הראש של מדפסת תלת-ממדית כתחליף לדגם1Bהמקורי.
  3. אם נעשה שימוש ביותר מסוג אחד ....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

הצעד הראשון להדפסה תלת-ממדית מוצלחת של ביויואמים הוא המרת מדפסת תלת-ממדית מסחרית לתוך ביוריקטר. המרה זו מושגת על ידי הסרת מכבש הדפוס והחימום של המדפסת, המיועדים להדפסה עם דיו פולימרי, והחלפת אלה עם רכיבים המתאימים להדפסת ביו-דיו המכיל חיידקים חיים (איור 1A). הבלטת ממד מוחלפת בעצת פיפטה (או בטיפים, אם נעשה שימוש בסוגי דיו מרובים בתהליך ההדפסה) המחובר למערכת אבובים המחוברת למשאבת מזרק (איור 1B). ההמרה מוצלחת של המדפיס המסחרי לתוך ב.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

הפרוטוקול המוצג כאן עבור הדפסה תלת-ממדית של ביואיאמים מהונדסים מכיל שני שלבים קריטיים. ראשית הוא הכנת משטח ההדפסה אגר, שהוא הגורם הקריטי ביותר להפקת רזולוציית הדפסה ספציפית. חשוב לוודא שמשטח ההדפסה שטוח ושתיאור הפיפטה בראש ההדפסה ממוקם בגובה הנכון מהמשטח. אם המשטח אינו שטוח, מרחק העבודה ישתנה במהלך תהליך ההדפסה. אם מרחק העבודה הוא פחות מ 0.1 מ"מ, הפתרון CaCl2 יכול להיכנס בתוך הקצה של הפיפטה ולגרום להיווצרות הידרוג'ל, הגורמת לתיאור הפיפטה להיות סתום. אם מרחק העבודה הוא יותר מ 0.3 מ"מ, לא ניתן להדפיס את ה-gel בר.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

. למחברים אין מה לגלות

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

עבודה זו נתמכת על ידי מענק AOARD (לא. FA2386-18-1-4059), הארגון ההולנדי למחקר מדעי (NWO/OCW) במסגרת הגבולות של תוכנית ננו מדעים, ואת החומרים המתקדמים NWO-NSFC תוכנית (No. 729.001.016). המחברים מכירים בסיוע מעבדה של רמון ואן דר ואלק ורולנד קיפר.

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
מדפסת תלת מימדCoLiDo3D-P Kit
תוכנת הדפסת תלת מימדCoLiDoPrint-Rite ColiDo Repetier-Host v2.0.1
AgarSigma-Aldrich05040
CaCl2 dihydrateSigma-AldrichC7902
צנטריפוגהEppendorf5810 R
ChloramphenicolSigma-Aldrich3886.1
LB אבקת מרקSigma-AldrichL3022
שייקר אורביטליVWR89032-092דגם 3500
צלחת פטריVWR25384-326150 x 15 מ"מ
RhamnoseSigma-Aldrich83650
צינורות סיליקוןVWR DENE 3100103/25
ProSense B.V. NE-300
נתרן אלגינטסיגמא-אולדריץ'W201502
נתרן ציטראט מונו-בסיסיסיגמא-אולדריץ'71498
נתרן הידרוקסידVWR28244.295
משאבת מזרק

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Tibbitt, M. W., Rodell, C. B., Burdick, J. A., Anseth, K. S. Progress in material design for biomedical applications. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 112 (47), 14444-14451 (2015).
  2. Schmieden, D. T., et al.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

3D BioprinterBiofilm PrintingAlginate BioinkEscherichia coliZ axis CalibrationSyringe PumpCurli ExpressionSodium CitratePetri DishG code Editor

Related Articles