Padronização tridimensional de biofilmes projetados com uma Bioimpressora do-it-yourself

Summary

Este artigo descreve um método de transformar uma impressora 3D comercial de baixo custo em uma impressora 3D bacteriana que pode facilitar a impressão de biofilmes padronizados. Todos os aspectos necessários da preparação da bioimpressora e da biostinta são descritos, bem como métodos de verificação para avaliar a formação de biofilmes.

Abstract

Biofilmes são agregados de bactérias incorporadas em uma matriz extracelular autoproduzida espacialmente padronizada. As bactérias dentro de um biofilme desenvolvem a resistência antibiótica aumentada, que levanta perigos potenciais da saúde, mas podem igualmente ser benéficas para aplicações ambientais tais como a purificação da água bebendo. O desenvolvimento de terapias antibacterianas e aplicações inspiradas no biofilme exigirá o desenvolvimento de métodos reprodutíveis e engeneráveis para a criação de biofilme. Recentemente, um novo método de preparação de biofilme usando uma impressora tridimensional modificada (3D) com uma tinta bacteriana foi desenvolvido. Este artigo descreve as etapas necessárias para criar essa bioimpressora 3D eficiente e de baixo custo que oferece várias aplicações em processamento de materiais induzido por bacterialmente. O protocolo começa com uma impressora 3D comercial adaptada em que a extrusora foi substituída por um dispensador de bio-tinta conectado a um sistema de bomba de seringa que permite um fluxo controlável e contínuo de biotinta. Para desenvolver uma bio-tinta apropriada para a impressão do biofilme, as bactérias projetadas de Escherichia coli foram suspendidas em uma solução do alginate, de modo que solidificar no contato com uma superfície que contem o cálcio. A inclusão de um indutor químico dentro do substrato de impressão impulsiona a expressão de proteínas de biofilme dentro da biotinta impressa. Este método permite a impressão 3D de vários padrões espaciais compostos de camadas discretas de biofilmes impressos. Tais biofilmes espacialmente controlados podem servir como sistemas modelo e podem encontrar aplicações em vários campos que têm um amplo impacto na sociedade, incluindo a prevenção de resistência a antibióticos ou a purificação de água potável, entre outros.

Introduction

Atualmente, há uma necessidade crescente de desenvolver soluções sustentáveis e ambientalmente amigáveis para a produção de materiais com padrões espaciais, devido ao número crescente de mercados para esses materiais¹. Este artigo apresenta um método simples e econômico para a produção de tais materiais e, portanto, oferece um grande espectro de aplicações futuras. O método apresentado aqui permite a impressão tridimensional (3D) de estruturas espacialmente padronizadas usando uma bio-tinta contendo bactérias vivas. As bactérias permanecem viáveis dentro das estruturas impressas por mais de uma semana, permitindo que as bactérias realizem ativi....

Protocol

1. conversão de uma impressora 3D comercial em um bioimpressora 3D

1. Retire a extrusora e o aquecedor de uma impressora 3D comercial (tabela de materiais) do quadro da impressora e desconecte a fiação controlando esses elementos da placa de circuito principal (Figura 1a). Uma vez que o sensor que controla a temperatura operacional da impressora precisa ser funcional para se comunicar com o software da impressora, retire do software de impressão o algoritmo que atrasa a impressão até que a temperatura operacional seja atingida.
2. Ligue uma ponta de pipeta (200 μL de ponta) através da tubagem de silício (diâ....

Results

O primeiro passo para a impressão 3D bem-sucedida de biofilmes é converter uma impressora 3D comercial em uma bioimpressora. Esta conversão é conseguida removendo o extrusor e o calefator da impressora, projetados imprimindo com uma tinta poliméricos, e substituindo estes com os componentes apropriados para a impressão bio-tinta que contem as bactérias vivas (Figura 1a). A extrusora é substituída por uma ponta de pipeta (ou pontas, se múltiplas BIOTINTAS serã.......

Discussion

O protocolo apresentado aqui para a impressão 3D de biofilmes projetados tem duas etapas críticas. Primeiro é a preparação da superfície de impressão em ágar, que é o fator mais crítico para a produção de uma resolução de impressão específica. É importante garantir que a superfície de impressão é plana e que a ponta da pipeta na cabeça de cabeça é posicionada na altura correta da superfície. Se a superfície não for plana, a distância de trabalho mudará durante o processo de impressão. Se a distância de trabalho for infer.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Impressora 3D	CoLiDo	Kit 3D-P Software
de impressão 3D	CoLiDo	Print-Rite ColiDo Repetier-Host v2.0.1
Agar	Sigma-Aldrich	05040
CaCl2 di-hidratado	Sigma-Aldrich	C7902
Centrífuga	Eppendorf	5810 R
Cloranfenicol	Caldo em pó Sigma-Aldrich	3886.1
LB	Sigma-Aldrich	L3022
Agitador orbital	VWR	89032-092	Modelo 3500
Placa de Petri	VWR	25384-326	150 x 15 mm
Ramnose	Sigma-Aldrich	83650
Tubo de silicone	VWR	DENE 3100103/25
Bomba de seringa	ProSense B.V.	NE-300
Alginato de sódio	Sigma-Aldrich	W201502
Citrato de sódio monobásico	Sigma-Aldrich	71498
Hidróxido de sódio	VWR	28244.295