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La biología sintética y la impresión 3D se unen para crear materiales vivos diseñados

Publicado el mayo 20, 2024 por Carol S.

La impresión 3D ha demostrado ser una tecnología versátil al expandir sus aplicaciones en distintos campos, pasando por la manufactura hasta la medicina. Para muchos sectores se ha convertido en una herramienta indispensable pues permite la personalización de productos, la creación de estructuras complejas y únicas, todo a partir de un amplio abanico de materiales. Investigadores de todo el mundo han sacado partido de estas ventajas para desarrollar métodos como la bioimpresión, que cambian por completo el panorama del campo en donde se aplique. Recién, un equipo de investigadores ha publicado un artículo en la American Chemical Society en el que dan a conocer un nuevo método de bioimpresión utilizando tintas que contienen células de plantas modificadas genéticamente para producir materiales vivos.

Hasta hace poco, el desarrollo de materiales vivos a partir de células de plantas tenía como reto principal la simpleza de las estructuras de los materiales que limitaban su funcionalidad. Investigadores ya habían conseguido materiales vivos a partir de células bacterianas y fúngicas, pero las ambiciones de los investigadores iban más allá. El estudio que analizamos hoy demuestra ser un avance para superar esa barrera. El equipo liderado por los científicos Ziyi Yu y Zhengao Di, creó materiales vivos diseñados (Engineered Plant Living Materials) que contienen células vegetales modificadas, con comportamientos y capacidades personalizables. Un avance que la impresión 3D ha facilitado.

proceso de impresión 3D del material biohíbrido

Para lograr dicho suceso, los investigadores trabajaron en una biotinta que contenía células vegetales y bacterias. Para ser más exactos, la tinta estaba compuesta de células vegetales de tabaco y micropartículas de gelatina e hidrogel que a su vez contenía una bacteria que facilita la transferencia de segmentos de ADN a genomas vegetales (la Agrobacterium tumefaciens). Esta biotinta sirvió para imprimir en 3D diversas formas como rejillas, copos de nieve, hojas o espirales, y así, poder analizarlas. Hicieron uso de una bioimpresora 3D de tres ejes con tecnología de extrusión, y las formas se curaron con luz azul para fortalecer su estructura. Al cabo de 48 horas, las bacterias de los materiales vivos diseñados ya habían transferido ADN a las células de tabaco que estaban creciendo. Como ejemplo, destaca una impresión en forma de hoja que al cabo de 24 horas ya presentaba los colores producidos por las células vegetales modificadas. También observaron que luego de unas semanas las células vegetales continuaban creciendo y se replicaban en los materiales vivos, produciendo proteínas dictadas por el ADN transferido.  

El estudio confirma la teoría. El ADN transferido permitió que las células de la planta de tabaco produjeran proteínas fluorescentes verdes y pigmentos vegetales, que son muy apreciados como colorantes naturales y suplementos dietéticos. Al imprimir en 3D este material vivo diseñado, los investigadores demostraron que su técnica era capaz de crear estructuras complejas, controlar las medidas de las impresiones y su crecimiento, así como sus funciones. De acuerdo con el equipo, las características de los organismos vivos y la estabilidad y durabilidad de las sustancias no vivas (hidrogel) son una combinación perfecta que revela un gran potencial para la creación de proteínas farmacéuticas e incluso aplicar este material vivo diseñado en la construcción sostenible.

Este nuevo método que combina técnicas de la biología y la ingeniería, amplía los límites de la ciencia de los materiales. En su conclusión, los investigadores han declarado: «Al utilizar células BY-2 de tabaco en combinación con micro partículas de hidrogel biocompatibles, este estudio demuestra el notable potencial de las tecnologías de bioimpresión 3D para crear EPLM biocompatibles, estructuralmente diversos y dinámicos. […] Estos avances suponen un gran paso adelante en el desarrollo de materiales vivos autosostenibles, sensibles y personalizables, con amplias aplicaciones que van desde la construcción sostenible hasta la biomanufactura avanzada, abriendo nuevas posibilidades para futuras soluciones tecnológicas y medioambientales». Para leer más sobre su investigación puedes consultar la página web de American Chemical Society aquí

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*Créditos de todas las fotos: American Chemical Society

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