10 решений суда, которые изменили индустрию видеоигр
Sep 21, 202312 признаков того, что у вас поддельная маска N95, KN95 или KF94
Nov 16, 202313 лучших чистящих средств для секс-игрушек 2023 года по мнению экспертов
May 19, 2023Honda Odyssey Touring Elite Long 2011 года
Nov 02, 20232016 Хонда Пилот Лонг
Nov 05, 2023Биопечать микропористых функциональных живых материалов из белка
Nature Communications, том 14, номер статьи: 322 (2023) Цитировать эту статью
6270 Доступов
1 Цитаты
18 Альтметрика
Подробности о метриках
Живые материалы объединяют материаловедение и биологию, позволяя создавать и дополнять живые системы новыми функциями. Биопечать обещает точный контроль над образованием таких сложных материалов посредством программируемого осаждения клеток в мягких материалах, но нынешние подходы имеют ограниченный успех в точной настройке клеточного микроокружения при создании устойчивой макроскопической морфологии. Здесь мы решаем эту проблему, используя микрогелевые чернила «ядро-оболочка» для отделения клеточного микроокружения от структурной оболочки для дальнейшей обработки. Клетки микрофлюидно иммобилизуются в вязком ядре, что может способствовать образованию как микробных популяций, так и клеточных сфероидов млекопитающих, с последующим межчастичным отжигом для получения ковалентно стабилизированных функциональных каркасов с контролируемой микропористостью. Результаты показывают, что стратегия «ядро-оболочка» уменьшает утечку клеток, обеспечивая при этом благоприятную среду для клеточной культуры. Кроме того, мы демонстрируем, что различные микробные консорциумы могут быть напечатаны в каркасах для различных применений. Разделяя микробные консорциумы на отдельные микрогели, коллективная биотехнологическая способность каркаса значительно увеличивается, что проливает свет на стратегии по дополнению живых материалов возможностями биообработки.
Живые материалы – это сложные материалы, которые включают живые клетки в неживые компоненты1,2. В зависимости от характера взаимодействий с составляющими клетками такие материалы могут варьироваться от биоинертных сред, выполняющих функции каркаса3,4,5,6,7, до биоматериалов, инструктирующих клетки, которые могут управлять поведением клеток8,9,10, а в последнее время даже к генетически программируемым матрицам, производимым клетками, которые имитируют естественное образование биопленок11,12,13,14,15. Функциональность таких композитных материалов в основном обусловлена встроенными клетками; как таковой, материал всегда должен обеспечивать рост и правильную работу клеток. Однако, как правило, также существуют строгие ограничения на макроскопические свойства материала из-за функциональных требований к конечной структуре, чтобы она представляла физическую форму, с которой можно обращаться, доставлять, сохранять, повторно использовать и защищать клетки. Синергия материалов и биологии не только радикально изменила наше понимание клеточных процессов16, но и дала нам возможность создавать живые системы для множества применений: от терапевтической доставки клеток для регенеративной медицины17,18,19 до доставки по требованию. производство ценных химикатов посредством микробной биопереработки6,7.
Манипулирование пространственным распределением клеток — одна из наиболее востребованных возможностей в области живых материалов. Биопечать, возможно, привлекла наибольшее внимание20,21 благодаря своей универсальности и совместимости со многими мягкими материалами, благоприятными для клеток. Например, биопечать позволяет программируемо помещать клетки млекопитающих в биоактивные гидрогели для создания трехмерных биологических конструкций, которые лучше воспроизводят сложность и гетерогенность нативных тканей22,23,24,25, что имеет огромную трансляционную ценность в биомедицине. Биопечать микробов также нашла все более широкое применение в последние годы, поскольку она способствует нашему пониманию динамических бактериальных сообществ26 и дает представление о совершенствовании биопроцессов3,4,5,6. Однако современные процедуры биопечати часто ставят под угрозу пригодность клеток для улучшения технологичности материала, поскольку присущие биочернилам механические и реологические свойства не могут быть должным образом отделены от клеточного микроокружения27,28. Более того, остается проблемой создание произвольной макроскопической морфологии материала с четко определенными клеточными нишами для установления надежных взаимодействий между различными клеточными сообществами20,21,29.