Трехмерная паттерна инженерных биопленок с сделай-сам Биопринтер

Summary

В этой статье описывается метод превращения недорогого коммерческого 3D-принтера в бактериальный 3D-принтер, который может облегчить печать узорчатых биопленок. Описаны все необходимые аспекты подготовки биопроинтера и био-чернил, а также методы верификации для оценки формирования биопленок.

Abstract

Биопленки представляют собой агрегаты бактерий, встроенных в самопроизводно-узорный внеклеточный матрикс. Бактерии внутри биопленки развивают повышенную устойчивость к антибиотикам, которая создает потенциальную опасность для здоровья, но также может быть полезной для экологических применений, таких как очистка питьевой воды. Дальнейшее развитие антибактериальных терапевтических и биопленки-вдохновил приложений потребует разработки воспроизводимых, инженерный методы для создания биопленки. Недавно был разработан новый метод приготовления биопленки с использованием модифицированного трёхмерного (3D) принтера с бактериальной краской. В этой статье описываются шаги, необходимые для создания этой эффективной, недорогой 3D биофинтер, который предлагает несколько применений в бактериально-индуцированной обработки материалов. Протокол начинается с адаптированного коммерческого 3D принтера, в котором экструдер был заменен на био-чернила распылитель подключен к системе шприца насос позволяет управляемый, непрерывный поток био-чернил. Для разработки био-чернил подходит для биопленки печати, инженерии кишечной палочки бактерии были приостановлены в растворе альгината, так что они затвердевают в контакте с поверхностью, содержащей кальций. Включение индуктор химического вещества в печать субстрата диски выражения биопленки белков в печатных био-чернил. Этот метод позволяет 3D печать различных пространственных паттернов, состоящих из дискретных слоев печатных биопленок. Такие территориально контролируемые биопленки могут служить в качестве модельных систем и могут находить применение в различных областях, которые оказывают широкомасштабное воздействие на общество, включая профилактику устойчивости к антибиотикам или очистку питьевой воды, в частности.

Introduction

В настоящее время растет потребность в разработке экологически чистых, устойчивых решений для производства материалов с территориально-узором, в связи с расширением числа рынков для таких материалов¹. Эта статья представляет простой, экономичный метод для производства таких материалов и, следовательно, предлагает широкий спектр будущих приложений. Представленный здесь метод позволяет трехмерную (3D) печать пространно-узорных конструкций с использованием био-чернил, содержащей живые бактерии. Бактерии остаются жизнеспособными в печатных структурах в течение более одной недели, что позволяет бактериям выполнять естественные или инженерные метабол....

Protocol

1. Преобразование коммерческого 3D-принтера в 3D-биоинтер

1. Удалите экструдер и нагреватель коммерческого 3D-принтера (таблица материалов) из рамы принтера и отключите проводки, контролирующие эти элементы, от основной печатной платы (рис. 1a). Поскольку датчик, контролирующая оперативную температуру принтера, должен быть функциональным для связи с программным обеспечением принтера, удалите из печатного программного обеспечения алгоритм, который задерживает печать до достижения операционной температуры.
2. Подключите наконечник пипетки (200 мкл наконечник) через кремниевых труб (внутренний диаметр 1 мм) до ....

Results

Первым шагом для успешной 3D-печати биопленок является преобразование коммерческого 3D-принтера в биоинтер. Это преобразование достигается путем удаления экструдера и нагревателя принтера, предназначенные для печати с полимерных чернил, и заменив их компонентами, подходящими для печати био-чернил, содержащих живые бактерии (рис. 1A). Экструдер заменяется наконечника пипетки (или советы, если несколько био-чернила будут использоваться в процессе печати) прилаг.......

Discussion

Протокол, представленный здесь для 3D-печати инженерных биопленок, имеет два критических шага. Во-первых, является подготовка поверхности агаровой печати, которая является наиболее важным фактором для производства конкретного разрешения печати. Важно обеспечить, чтобы поверхность печати была плоской и чтобы Пипетка на печатающей головки была расположена на правильной высоте от поверхности. Если поверхность не плоская, рабочее расстояние изменится во время процесса печати. Если рабочее расстояние меньше 0,1 мм, раствор КА.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
3D-принтер	CoLiDo	3D-P Kit Программное
обеспечение для 3D-печати	CoLiDo	Print-Rite ColiDo Repetier-Host v2.0.1
Агар	Sigma-Aldrich	05040
CaCl2 дигидрат	Sigma-Aldrich	C7902
Центрифуга	Eppendorf	5810 R
Хлорамфеникол	Sigma-Aldrich	3886.1
LB бульонный порошок	Sigma-Aldrich	L3022
Орбитальный шейкер	VWR	89032-092	Модель 3500
Чашка Петри	VWR	25384-326	150 x 15 мм
Рамнос	Sigma-Aldrich	83650
Силиконовая трубка	VWR	DENE 3100103/25
Шприцевой насос	ProSense B.V.	NE-300
Альгинат натрия	Sigma-Aldrich	W201502
Цитрат натрия одноосновной	Sigma-Aldrich	71498
Гидрооксид натрия	VWR	28244.295