Aalto-yliopiston tutkijat ovat valjastaneet bakteerit 3d-tulostimiksi. Komagataeibacter medellinensis -bakteerit tekevät tulostustyötään sokerin ja proteiinin voimalla.
Tuoreessa tutkimuksessa bakteerit tuottivat onnistuneesti räätälöityjä kolmiulotteisia nanoselluloosarakenteita.
Tutkimuksen tulokset julkaisi ACS Nano -tiedelehti.
”Meillä oli tavallaan käytössämme miljardeja pienenpieniä 3d-tulostimia”, kuvailee tohtorikoulutettava Luiz Greca tiedotteessa.
”Oikeilla raaka-aineilla ja ohjeilla ne osaavat tehdä erinomaisia materiaaleja.”
Tutkimusryhmää johtavan professorin Orlando Rojasin mukaan on kiehtovaa, kuinka jykeviä materiaaleja bakteerit kykenevät tuottamaan.
Näin valmistetuille nanoselluloosamateriaaleille voisi löytyä monenlaista käyttöä.
”Tutkimme parhaillaan, voisiko niitä hyödyntää esimerkiksi ikääntymisestä johtuvien kudosvaurioiden hoidossa”, Rojas kertoo.
Apuna superhydrobiset pinnat
Tutkijat saivat bakteerit käyttäytymään toivomallaan tavalla hyödyntämällä superhydrofobisia eli äärimmäisen vettähylkiviä pintoja.
Superhydrofobiset pinnat torjuvat paitsi kosteutta myös likaa, pölyä ja erilaisia taudinaiheuttajia, kuten bakteereja.
Tutkijat asettivat vettähylkiviksi pinnoitettuja silikonimuotteja kasvatusmaljoihin, joissa oli bakteerien ravintonaan käyttämää, sokeria ja proteiineja sisältävää vesiliuosta.
Koska Komagataeibacter medellinensis on aerobinen eli happea tarvitseva bakteeri, se suuntaa normaalisti liuoksen pinnalle ja rakentaa siihen nanoselluloosakuiduista ohuen kalvon eräänlaiseksi suojakilveksi.
Vettähylkivät hiukkaset taas muodostavat muotin pintaan piikkimattoa muistuttavan rakenteen. Vesiliuos lepää piikkien kärkien varassa, ja piikkien väliin jää ilmaa, jota kohti bakteerit hakeutuvat kasvattamaan kuitujaan.
Tutkijat säätivät paineen avulla ilmakerroksen paksuutta ja ohjasivat näin kuidut haluttuun suuntaan.
Mikroskooppikuva bakteerien valmistamasta nanosellumateriaalista. Kuitujen asettumista ohjattiin säätelemällä bakteerien hapensaantia. Kuva: Luiz Greca
Lopputuloksena syntyi kunkin muotin mallinen, kolmiulotteinen nanosellurakennelma, joka jäljitteli esimerkiksi keuhkorakkulaa. Rakennelmien halkaisija vaihteli hiuksen kymmenesosasta 20 senttiin.
Jos materiaalia halutaan käyttää tukirakenteina lihasten ja aivojen kudosten korjaamisessa, on tärkeää, että menetelmä mahdollistaa paitsi kuitujen suunnan ohjaamisen myös pinnan paksuuden ja muodon säätämisen.
(Pääkuva: Valeria Azovskaya) Bakteerien valmistama verisuonia jäljittelevä rakenne.
