SALUD Y MEDICINA


Científicos utilizan bacterias como impresoras micro-3D

15/01/2021

CATEGORíA: Bioimpresión



La técnica crea estructuras altamente personalizadas que podrían usarse en medicina regenerativa.

 


Un equipo de la Universidad de Aalto, en Finlandia, ha utilizado bacterias para producir objetos tridimensionales de intrincado diseño hechos de nanocelulosa. Con su técnica, los investigadores pueden guiar el crecimiento de colonias bacterianas mediante el uso de superficies fuertemente repelentes al agua, o superhidrofóbicas.

 

Los objetos muestran un enorme potencial para uso médico, incluido el apoyo a la regeneración de tejidos o como andamios para reemplazar órganos dañados.

 

Los resultados se han publicado en la revista ACS Nano. A diferencia de los objetos fibrosos fabricados con los métodos de impresión 3D actuales, la nueva técnica permite que las fibras, con un diámetro mil veces más delgado que un cabello humano, se alineen en cualquier orientación, incluso a través de capas, y varios gradientes de espesor y topografía, abriendo nuevas posibilidades de aplicación en la regeneración de tejidos. Este tipo de características físicas son cruciales para los materiales de apoyo en el crecimiento y la regeneración de ciertos tipos de tejidos que se encuentran tanto en los músculos como en el cerebro.

 

"Es como tener miles de millones de pequeñas impresoras 3D que caben dentro de una botella", explica Luiz Greca, estudiante de doctorado en la Universidad de Aalto. "Podemos pensar en las bacterias como microrobots naturales que toman los bloques de construcción que se les proporcionan y, con la información adecuada, crean formas y estructuras complejas".

 

Una vez en un molde superhidrofóbico con agua y nutrientes (azúcar, proteínas y aire), las bacterias aeróbicas producen nanocelulosa. La superficie superhidrofóbica atrapa esencialmente una fina capa de aire, que invita a las bacterias a crear una biopelícula fibrosa que replica la superficie y la forma del molde. Con el tiempo, la biopelícula se vuelve más gruesa y los objetos se vuelven más fuertes.

 

Utilizando la técnica, el equipo ha creado objetos 3D con características prediseñadas, que miden desde una décima parte del diámetro de un solo cabello hasta 15-20 centímetros. Las nanofibras no provocan reacciones adversas cuando se ponen en contacto con tejidos humanos. El método también podría usarse para desarrollar modelos realistas de órganos para entrenar cirujanos o mejorar la precisión de las pruebas in vitro.

 

Es realmente emocionante expandir esta área de biofabricación que aprovecha las fuertes nanofibras de celulosa y las redes que forman. Estamos explorando aplicaciones para la degeneración tisular relacionada con la edad, y este método es un paso adelante en esta y otras direcciones”, concluye el profesor Orlando Rojas, líder del grupo de investigación. Agrega que la cepa de bacteria utilizada por el equipo, Komagataeibacter medellinensis, fue descubierta en un mercado local de la ciudad de Medellín, Colombia, por colaboradores anteriores de la Universidad Pontificia Bolivariana.

 

Tanto en la naturaleza como en la ingeniería, las superficies superhidrófobas están diseñadas para minimizar la adhesión de partículas de polvo y microorganismos. Se espera que este trabajo abra nuevas posibilidades para el uso de superficies superhidrofóbicas para producir con precisión materiales fabricados naturalmente. Como las bacterias se pueden eliminar o dejar en el material final, los objetos 3D también pueden evolucionar como un organismo vivo con el tiempo. Los hallazgos brindan un paso importante hacia el control total sobre los materiales fabricados con bacterias.

 

Nuestra investigación muestra realmente la necesidad de comprender tanto los pequeños detalles de la interacción de las bacterias en las interfaces como su capacidad para fabricar materiales sostenibles. Esperamos que estos resultados también inspiren a los científicos que trabajan tanto en superficies que repelen las bacterias como en aquellos que fabrican materiales a partir de bacterias”, afirma el Dr. Blaise Tardy.

 

Fuente: www.aalto.fi

 

 

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