3D-gedruckte Zellen wandeln Glukose in bierähnliche Substanz um
Am Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) wird die Erforschung von Bioprintprozessen immer interessanter: Einem Forscherteam ist es gelungen, lebende Hefezellen in 3D zu drucken, die Glukose in Ethanol und Kohlenstoffdioxid umwandeln können. Somit kann mit den Zellen eine eine Substanz produziert werden, welche Bier sehr ähnlich ist. Dies könnte Biokatalysatoren in Zukunft wirksamer machen.
Üblicherweise stammen die Zellen, die für den 3D-Biodruck verwendet werden, meistens von Säugetieren, sei es für die Geweberegeneration, die Suche nach richtigen Wirkstoffen oder klinische Studien. Einige Interessenvertreter untersuchen jedoch derzeit die Möglichkeit, funktionelle Mikroben, die als Biokatalysatoren fungieren, im Bio-Druck zu verwenden. Sie könnten zur Umwandlung von Kohlenstoffquellen in Chemikalien für Anwendungen in der Lebensmittelindustrie, Biokraftstoffe sowie der Abfallbehandlung verwendet werden.
Bildnachweis: Organovo
LLNL-Wissenschaftler haben daher gezeigt, dass es möglich ist, ganze lebende Zellen zu bioprinten, um das Verständnis des mikrobiellen Verhaltens, der Kommunikation und der Wechselwirkungen mit der Mikroumgebung zu erleichtern. Diese Forschung könnte es auch ermöglichen, neue Bioreaktoren mit hoher volumetrischer Produktivität zu entwickeln.
Das Team erklärt, dass es lyophilisierte lebende biokatalytische Hefezellen (Saccharomyces cerevisiae) in poröse 3D-Strukturen gedruckt hat. Diese haben es den Zellen ermöglicht, Glukose sehr effizient in Ethanol und CO2 umzuwandeln, ähnlich wie Hefe das bei Bier macht. Durch diese Umwandlung wurden die 3D-Strukturen selbsttragend und bieten einstellbare Zelldichten, hohe katalytische Aktivität und langfristige Lebensfähigkeit.
„Die mit diesem feinen Filament in 3D gedruckten Strukturen haben es uns ermöglicht, einen schnellen Stoffaustausch zu erreichen und damit die Ethanolproduktion zu vervielfachen„, sagt Fang Qian, Materialspezialist bei LLNL, Hauptautor der Forschung. „Unser Tintensystem kann auf eine Vielzahl anderer katalytischer Mikroben angewendet werden, um einen breiteren Bedarf zu decken. Die in dieser Forschung entwickelten 3D-Biodruckgeometrien könnten eine vielseitige Plattform für die Intensivierung von Biokonversionsprozessen unter Verwendung verschiedener mikrobieller Biokatalysatoren zur Herstellung von Produkten mit hoher Wertschöpfung bieten.„
Diese Forschung könnte durchaus zu einer schnelleren, saubereren und kostengünstigeren Ethanolproduktion führen. Baker, ein Teamchemiker, sagt: „Diese Technologie kontrolliert die Dichte, Platzierung und Struktur von Zellen in lebenden Materialien. Die Möglichkeit, diese Eigenschaften anzupassen, kann genutzt werden, um die Produktionsraten und Erträge zu verbessern. Darüber hinaus können Materialien, die solche Zelldichten enthalten, neue und unerforschte positive Eigenschaften erlangen, da Zellen einen großen Teil der Materialien ausmachen„. Die gesamte Studie finden Sie HIER.
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