Biologia Sintetica e stampa 3d con la Creazione di Materiali Viventi Programmabili

Un significativo progresso nel campo della biologia sintetica e della stampa 3D ha permesso la creazione di materiali viventi programmabili. I ricercatori hanno pubblicato su ACS Central Science uno studio che descrive l’uso di bioinchiostro con cellule vegetali modificate geneticamente. Questi materiali hanno il potenziale per rivoluzionare settori come la bioproduzione e la costruzione sostenibile.

Utilizzo di Cellule Vegetali in Materiali Ingegnerizzati

Tradizionalmente, i materiali viventi ingegnerizzati si sono affidati a cellule batteriche o fungine. Tuttavia, le caratteristiche uniche delle cellule vegetali offrono nuove prospettive per l’uso nei cosiddetti materiali viventi vegetali ingegnerizzati (EPLM). In passato, i materiali basati su cellule vegetali presentavano strutture semplici e funzionalità limitate. Tuttavia, Ziyi Yu, Zhengao Di e il loro team hanno mirato a superare queste limitazioni creando EPLM di forma complessa con cellule vegetali geneticamente modificate che offrono funzionalità personalizzate.

Processo di Creazione di EPLM

Il team di ricerca ha combinato cellule di tabacco con microparticelle di gelatina e idrogel contenente Agrobacterium tumefaciens, un batterio usato per trasferire DNA nei genomi delle piante. Questo bioinchiostro è stato quindi utilizzato per stampare in 3D forme diverse, come griglie, fiocchi di neve, foglie e spirali su una lastra piana o all’interno di un contenitore. Dopo la stampa, l’idrogel è stato polimerizzato con luce blu per indurire le strutture. Nei giorni successivi, i batteri hanno trasferito il DNA alle cellule di tabacco, che hanno iniziato a crescere e replicarsi all’interno degli EPLM. Dopo un trattamento con antibiotici per eliminare i batteri, le cellule hanno prodotto proteine specificate dal DNA trasferito.

Applicazioni Pratiche e Potenziali

Nel corso dello studio, le cellule di tabacco modificate hanno prodotto proteine fluorescenti verdi e betalaine, pigmenti rossi e gialli utilizzati come coloranti naturali e integratori alimentari. Gli EPLM stampati avevano forme che consentivano la creazione di pigmenti in specifiche aree delle strutture, dimostrando così la capacità di produrre elementi multifunzionali e spazialmente controllati. Questa tecnologia ha il potenziale per essere impiegata nella produzione di metaboliti vegetali o proteine farmaceutiche e potrebbe avere applicazioni nell’edilizia sostenibile.

Contributi e Sostegno alla Ricerca

Il progetto ha ricevuto finanziamenti da diverse istituzioni cinesi, tra cui il Programma nazionale di ricerca e sviluppo chiave della Cina e la Fondazione nazionale di scienze naturali della Cina. Questi studi sono un esempio di come la ricerca avanzata in biologia e ingegneria possa confluire per creare soluzioni innovative per problemi contemporanei.

Informazioni sull’American Chemical Society

L’American Chemical Society (ACS) è un’organizzazione senza scopo di lucro riconosciuta a livello globale per il suo impegno nell’avanzamento della chimica e delle scienze applicate. Nonostante non conduca direttamente ricerche chimiche, ACS è un punto di riferimento per l’educazione e la divulgazione scientifica, offrendo riviste peer-reviewed, conferenze e una vasta gamma di risorse digitali per supportare scienziati e ingegneri in tutto il mondo.