Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

Прототипирање са живим ћелијама

Ово је други наставак наше серије о стању биохаковања. Можете прочитати прву рату "Сафари у Биохацкинг Социети" и пратити више чланака у будућности.

Биопринт је нови отисак

Највећи мост између света произвођача и света биохакера је вероватно "моћни" 3Д штампач. Шта ако бисмо уместо да користимо пластику, користили било који биоматеријал за изградњу тродимензионалних структура? А шта ако бисмо могли да употребимо специјално мастило, назовимо га "биоинк", направљено од живих ћелија да би се штампале поруке или обрасци?

Вхен БиоЦуриоус Стартед Биопринтинг

Наш 2014 сафари спонзорисан од стране Парис Биохацкерспаце довео нас је до БиоЦуриоус: обавезног заустављања међу биохацкер заједницама у Северној Америци. Овај пионирски биохацкерспаце домаћини су бројним великим људима који сарађују на пројекту ДИИ биопринтер. Њихова био-штампарска авантура почела је 2012. године, када су имали своје прве сусрете. Патрик Д'хаеселеер, који тренутно води пројекат са Маријом Чавез, дао нам је неке детаље и новости о њиховој причи.

Тада су тражили пројекте у заједници који би могли довести нове људе и омогућили им да одмах сарађују на пројекту. Ниједна од њих није имала страст за специфичном апликацијом за био-штампање, нити су имали претходна сазнања о томе како да направе ову врсту штампача. Ипак, чинило се да је то прилично приступачна технологија са којом се људи могу играти. Не морате ни да покренете мокру лабораторију. То је пројекат који за свакога има нешто, било да је у питању 3Д штампање, инкјет штампање, 3Д дизајн, електроника, Ардуино или култура ћелија. Свако има нешто да научи или нешто научити.

Штампање по пробном и грешком

(Или важност објављивања онога што није у реду са вашим експериментима.)

„Можете једноставно узети комерцијални инкјет штампач. Извадите инкјет кертриџе и суштински одсечите врх. Испразните мастило и ставите нешто друго тамо. Сада можете почети да штампате са тим ”, објаснио је Патрик.

Тако су почели у БиоЦуриоусу. Они су штампали арабинозу као мастило, које је природни биљни шећер, на великим филтерима за кафу као папир. Затим су ставили филтер папир на културу бактерија названу Е. Цоли у Петријевој здјелици. Те бактерије се уобичајено користе у биолошким лабораторијама, али тада су биле генетски модификоване да би произвеле зелени флуоресцентни протеин у присуству арабинозе. На крају, ћелије су почеле да сијају тачно тамо где је штампана арабиноза.

Техника је заправо била изводљива, чак и ако није била савршена. Али то није начин на који тим добија овај узбудљиви образац видљив под УВ светлом: "И ♥ БИОЦУРИОУС".

Коришћење комерцијалног штампача је превише ограничавајуће. „Можда ћете морати да преокренете инжињеринг управљачког програма штампача или да раставите машину за руковање папиром да бисте могли да радите оно што желите“, објашњава Патрик. Тако је група на БиоЦуриоусу одлучила да изгради свој биопринтер од нуле. Ова друга верзија је она коју можете наћи на Инструцтаблес.

Захваљујући Хацктериа колективу и ГаудиЛабс-у, наши биохакери су имали идеју да користе степпер моторе са ЦД драјва за изградњу 2Д платформе. Додајте инкјет кертриџ као главу за штампање и повежите га са компатибилним Ардуино штитом отвореног кода, и имате сопствени ДИИ биопринтер за $ 150!

Следећи и још увек актуелни изазов бави се конзистентношћу мастила. Тинтни комерцијални кертриџи са мастилом раде у суштини са мастилом који је прилично воден. Али биоинк подразумева материјал више сличан гелу са високим вискозитетом. ДИИ БиоПринтер група је експериментисала са различитим дизајном пумпе шприца која им је омогућила да убризгавају малу количину вискозне течности кроз главу за штампање.

И сада долази 3Д

Почевши од већ постојеће 3Д платформе изгледало је као најбољи начин да се иде даље од 2Д образаца. ДИИ група је покушала да претвори свој постојећи 3Д штампач у биопринтер, тако што је ставила главу за био-штампање. Убрзо су их зауставиле чињенице да би рад на комерцијалној машини захтевало тешко обрнуто инжењерство и модификацију софтвера како би се процес усавршио ... Након неколико месеци, то је довело до ћорсокака.

РепРап је главна фамилија 3Д штампача отвореног кода. Након куповине најповољнијег и најприступачнијег опен соурце штампача као комплета, морали су искључити пластичну екструдирајућу главу за штампање за иглу или сет игала. Ова биопринтна глава је повезана са флексибилним цевима на пумпе шприца, које могу остати непокретне.

„РепРап заједница је заиста оно што је учинило читаву револуцију 3Д штампања могућом“, рекао је Патрик.

Ускоро је постојала заједница око 3Д биопринта који се тинкира код куће иу биохакерским просторима као што су БиоЦуриоус, БУГСС и Хацктериа, сви који деле своја искуства.

Рад са животом

Свети грал био-штампе штампа 3Д органе за трансплантацију (на ово ћемо се вратити у следећем делу). Рад са људским или сисарским ћелијама је комплексан. Требало би да неко у лабораторији сваки дан води рачуна о ћелијама и да све буде што је могуће стерилније. Према томе, текући дугорочни пројекат групе је у суштини доказ концепта да они могу направити функционални орган биљака и добити га у фотосинтези. Ово ће бити вештачки лист!

Нема толико много посла на ћелијама биљака. Дакле, постоји много отворених питања о науци. Потребно је да утврдите коју врсту ћелија ћете користити, како да их повежете заједно, како изгледа 3Д структура листа итд. Према Патрику, 3Д штампање са биљним ћелијама боље се уклапа у лабораторију за ДИИ заједницу него код ћелија сисара. .

Било да ради или не, интерес је да се тестирају ствари и види како они расту. Комерцијална примена није једина сврха биохакера, иако су неки научници мало преплављени потенцијалом својих истраживања.

„Ми нисмо баш оријентисани на циљ, као да желимо направити стартуп од биопринта и продати производ, зарадити милионе долара ... Не постоји превише биљака у очајничкој потреби за трансплантацијом листова! Ми учествујемо у овом пројекту јер је то забавна ствар. Направили смо одређени напредак сваке седмице “, коментира Патрик.

3Д Биопринтинг са биљним ћелијама повећава изазове

Први корак је да се утврди материјал у коме ће ћелије бити ресуспендиране. Материјал матрице може држати ћелије на мјесту док не нарасте и направе везе. Неки тренутни експерименти на БиоЦуриоус-у користе материјал сличан гелу који се зове алгинат, који има веома занимљива својства. Натријум алгинат је растворљив у води, али вискозан, док се калцијум алгинат тренутно стврдњава. Подсећа ме на технике сферизације које видите у науци о храни, где је чврста капљица пуна течности изнутра.

Сада се тестира неколико дизајна пумпе шприца, али све се тестирају са истим поређењем: једна пумпа шприца која садржи ћелије у алгинатном раствору, а друга са калцијум хлоритом. Када ова два материјала дођу у контакт, структура се учврсти. Тада заиста одштампате чврсто са уграђеним ћелијама. Оптимизација је у току.

Други изазов је потребан тип ћелије. „Да ли прво треба разликовати све ћелије и одштампати ћелије где мислимо да треба да иду? Да ли треба истовремено да штампамо недиференциране ћелије и факторе раста да бисмо их разликовали и преуредили на лицу места? “Патрик и даље остаје отворено питање. ДИИ група експериментисала је са различитим типовима ћелија и није препоручила употребу ћелија мркве као што то обично раде људи. Ове матичне ћелије су недиференциране, што значи да могу подићи различите типове ћелија у добрим условима, али су често контаминиране.

Сада погледајте следећи рецепт: „Узмите лист. Разбиј га да би добио појединачне ћелије. Ресуспендујте их у алгинат. Штампајте са овим раствором плус медијум који су потребни биљним ћелијама, а цела ствар се екструдира у купку калцијум хлорита. Током првих недеља, ћелије су почеле да бележе. Али на крају, зелено се враћа. Објашњење би могло бити пролазна дедиференцијација ћелија испрва, а затим повратак у стање станичне ћелије. ”Станице листова из биљака дувана, веома робустан и краткотрајан лабораторијски модел, изгледа обећавајуће!

3Д штампање изван БиоЦуриоус: Остале узбудљиве идеје

БУГСС - Балтиморе

Балтиморе Ундергроунд Сциенце Спаце тренутно гради платформу 3ДП.БИО која има за циљ повезивање научника, инжењера и дизајнера у циљу убрзавања истраживања и развоја. Фокусирају се на штампаче на смолу, развијају софтвер за контролу и биокомпатибилну смолу која се може користити за израду 3Д скела за раст ћелија.

Медиатед Маттер МИТ Медиалаб

МИТ Медиалаб се такође бавио биоматеријалима и технологијама штампања. Овдје је Маркус Каисер у лабораторији за посредовану материју, која се бави чудним морским животињама, пилингом сушених ракова и мијешањем ради стварања структура направљених од биоматеријала.

Такође у његовој лабораторији, људи могу да 3Д структуру штампања користе свилени црви.

Ево интервјуа у режији Нери Окман, са Сунандом Схарма, чланом Лабораторије за посредоване материје која објашњава неке од својих пројеката и перспектива око хитина као биоматеријала.

ЈУИЦИ ПРИНТ у Лондон Биохацкспаце Ево примера где и даље штампате са неким биоматеријалима, осим што је овај пут материјал генетски модификован на следећи начин: “ЈуициПринт је као 3Д штампач који се може хранити воћним соком и може се користити за штампање Бактерија Глуцонацетобацтер хансении, која користи воћни сок као извор хране, генетски је модификована како би била неспособна да произведе целулозу под светлосном стимулацијом. Због тога ће само бактерије у тамним мрљама производити целулозу. Затим, структуром финалног производа може се манипулисати осветљењем нове културе светлости.

Други начин за раст ткива или органа био би употреба већ постојеће 3Д структуре као скеле за ћелије.

имаге љубазношћу Пеллинг Лабс

Лаб ПЕЛЛИНГ: Израда ушију од јабука Ево протокола из Андрев Пеллинг-а у којем “исецете јабуку, оперите је у сапуну и води, а затим је стерилизирајте. Остало је фино ткиво целулозе у које можете убризгати људске ћелије - и оне расту. "

Лабораторије за контра културу

Зашто 3Д штампати када можете користити већ обликоване форме? Погледајте овај изненађујући пример испод свињског срца у Цоунтер Цултуре Лабс, биохакерском простору у Оакланду.

Овде они извлаче све ћелије из донорског органа који је био свињско срце, остављајући само везивно ткиво да га направи духовним органом. Затим, идеја би била да се поново насели са нечијим ћелијама.

Хајде да сада пређемо на следећи део са више био-дизајнираног материјала и архитектуре.

Други начин за размишљање о 3Д Биопринтингу и биоматеријалима је да заправо допустите да природа сама расте… Можете ли погодити која је слика испод и гдје се у свијету базира ова лабораторија?

Удео

Оставите Коментар