Des cellules bio-imprimées en 3D convertissent le glucose en éthanol et CO2

Au Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), les recherches sur les processus de bio-impression sont de plus en plus étonnantes : une équipe de scientifiques a réussi à imprimer en 3D des cellules de levure vivantes, capables de convertir du glucose en éthanol et dioxyde de carbone, obtenant ainsi une substance très similaire à la bière. Une démonstration qui pourrait conduire à une augmentation de l’efficacité biocatalytique.

La plupart du temps, quand nous vous parlons de bio-impression, c’est souvent à partir de cellules mammifères qui sont déposées dans des structures imprimées en 3D, que ce soit pour la régénération de tissus, la découverte de médicaments ou des tests cliniques. Toutefois, quelques acteurs explorent aujourd’hui la possibilité de bio-imprimer des microbes fonctionnels qui agissent en tant que biocatalyseurs. Ils pourraient ainsi servir à convertir les sources de carbone en produits chimiques pour des applications dans  l’industrie alimentaire, les biocarburants, le traitement des déchets et la biorestauration.

Les scientifiques du LLNL auraient donc montré qu’il est possible de bio-imprimer des cellules entières vivantes pour faciliter la compréhension des comportements microbiens, la communication et les interactions avec le micro-environnement. Une recherche qui permettrait également de développer de nouveaux bioréacteurs à forte productivité volumétrique.

L’équipe explique donc qu’elle a imprimé des cellules de levure biocatalytique vivantes lyophilisées (Saccharomyces cerevisiae) dans des structures 3D poreuses. Celles-ci auraient permis aux cellules de convertir le glucose en éthanol et en CO2 de manière très efficace, similaire à la façon dont la levure vient fabriquer la bière. Grâce à cette conversion, les structures 3D deviendraient autoportantes, offrant des densités de cellules ajustables, une activité catalytique élevée et une viabilité à long terme.

“Les structures imprimées en 3D avec ce filament fin nous ont permis d’obtenir un transfert de masse rapide, multipliant ainsi la production d’éthanol, a déclaré Fang Qian, spécialiste des matériaux pour LLNL, auteur principal de la recherche. Notre système d’encre peut être appliqué à une variété d’autres microbes catalytiques pour répondre à des besoins plus larges. Les géométries bio-imprimées en 3D développées dans cette recherche pourraient constituer une plate-forme polyvalente pour l’intensification des processus de bioconversion utilisant divers biocatalyseurs microbiens pour la fabrication de produits à haute valeur ajoutée.”

Ces travaux de recherche pourraient bien conduire à une production plus rapide, plus propre et moins chère de l’éthanol. Baker, un chimiste de l’équipe précise : “Cette technologie permet de contrôler la densité, le placement et la structure des cellules dans un matériau vivant. La possibilité d’ajuster ces propriétés peut être utilisée pour améliorer les taux de production et les rendements. De plus, les matériaux contenant de telles densités cellulaires peuvent acquérir de nouvelles propriétés bénéfiques inexplorées car les cellules constituent une grande fraction des matériaux.” Vous pouvez retrouver l’ensemble de l’étude ICI.

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