Şu anda, bu tür malzemeler için pazarlar genişleyen sayısı nedeniyle, dağınık desenli malzemelerin üretimi için çevre dostu, sürdürülebilir çözümler geliştirmek için artan bir ihtiyaç vardır1. Bu makalede, bu tür malzemelerin üretimi için basit, ekonomik bir yöntem sunuyor ve bu nedenle gelecekteki uygulamaların büyük bir spektrum sunuyor. Burada sunulan yöntem üç boyutlu (3D) bir biyo-mürekkep yaşayan bakteri içeren kullanarak dağınık desenli yapıların baskı sağlar. Bakteriler, bir haftadan fazla bir süre için baskılı yapıların içinde uygun kalır, bakteri doğal veya mühendislik metabolik faaliyetleri gerçekleştirmek için olanaklı kılmak. Baskılı bakteri böylece üretmek ve basılı yapısı içinde istenilen bileşenleri yatırmak, örneğin işlevsel bir çapraz bağlantılı biyofilm oluşturma2.
Gelişmiş malzemelerin üretimi için geleneksel yöntemler yüksek enerji harcamalarını (örn. yüksek sıcaklıklar ve/veya baskılar) içerir ve büyük miktarlarda kimyasal atık üretebilir, genellikle maliyet kapsamlı kullanım gerektiren toksik maddeler3 ,4. Buna karşılık, birden fazla bakteriyel türler kolayca çeşitli sektörlerde uygulanabilir malzemeler üretebilir. Bu malzemeler arasında polyhydroxyalkanoates (PHA)5 veya Poly (glycolide-Co-lactide) (PGLA)6, bakteriyel selüloz7, bakteriyel beton malzemeleri8, biyomimetik kompozitler9, amiloid bazlı yapıştırıcılar10veya Bio tabanlı elektrik şalterleri11, diğerleri arasında. Dahası, değerli malzemelerin bakteriyel üretimi genellikle yakın ortam sıcaklıklarında ve basınçlarda ve sulu ortamlarda, toksik bileşikler gerektirmeden veya üreterek gerçekleşir. Literatürde bakterilere sahip malzemeler üretilirken, bazı endüstriyel uygulamalar zaten12,13, bu tür malzemelerin uzamsal deseni için güvenilir bir yöntem ortaya çıkmıştır.
Bu makalede, düşük maliyetli bir ticari 3B yazıcıyı 3B bakteriyel yazıcıya dönüştürmenin düz ileriye dönük bir yöntemi gösterilmektedir. Protokol, yaşam bakterilerini içeren ve sürdürmeye yarayan bir biyo-mürekkebin nasıl hazırlanacağı, hem de 3D baskının gerçekleştirilebilecek alt yüzeylerini nasıl hazırlamaktır. Bu yöntem, malzeme üretebilen çeşitli doğal ve mühendislik bakteriyel suşları ile kullanmak için uygundur. Bu bakteriler, bir 3D baskılı yapı içinde dağınık bir şekilde dağıtılır ve hala bakteri tarafından üretilen istenilen malzemelerin bir uzamsal dağılımı neden olacak metabolik aktivite, devam edebilir.
Bu baskı yöntemi biyosilme katkı üretimi sağlar, kendi kendine üretilen bir ekstrellüler matris ile çevrili bakteri toplamları. Biofilms hangi proteinler, polimerler, bakteriyel hücreler, oksijen ve besin tüm uzamsal yapılandırılmış olan heterojen 3D ağlar14. Bir biyofilm şeklinde iken, bakterilerin artan bir antibiyotik direnci ve yapısal sağlamlık sergiler, onları zor tıbbi kateter ve implantlar dahil yüzeylerden ortadan kaldırmak için yapmak. Biyofilm özellikleri için anahtar ve aynı zamanda en büyük zorluk biyofilm araştırma, biyofilm heterojenliği gibi görünüyor15,16,17. Dağınık kontrollü model biyofilmlerinin üretimi, biyofilm bileşenlerinin uzamsal desenlerini yeniden üretmeye veya ayarlamaya izin verecek şekilde özel bir ilgidir, neredeyse her yüzeyde biofillerin istikrarlı bir şekilde birikmesini anlamakta Doğa.
Bu makalede, bir indükör varlığında biyofilm proteinleri üreten mühendislik E. coli bakterileri içeren 3D baskılı Hidrojeller kullanarak biyofilm üretimi için bir yöntem sunar, hem de biyolojik madde oluşumu doğrulama yöntemleri2 . Bu biyosillerin ana ekstrelüler matris bileşenleri, kendinden birleştirilmiş csga proteinlerini içeren18 ' lik kaydırma amiloid lifleridir. E. coli bakterileri csga proteinlerini ifade etmeye indüklenmiş olduğunda, hücreleri baskı yüzeyinin yıkanması karşı koruyan istikrarlı bir model biyofilm oluşturur. Böyle bir 3D baskılı biyofilm, uzamsal olarak kontrol edilebilir ve çok ölçekli biyofilm yapısı-fonksiyon mekaniği veya materomics19soruşturma için yararlı bir araştırma aracı olarak hizmet verebilir. Bu ısmarlama biyofilm diğer uygulamalar arasında antibiyotik direnci mekanizmaları içine daha fazla araştırma sağlayan, biyofilm oluşumu ve mekanik özellikleri ilkelerini anlayış yardımcı olacaktır.