Hlava panenky vytištění živým inkoustem Flink. Kredit: Laboratory for complex materials / ETH Zürich.

3D tiskárny se hřejí na výsluní zájmu veřejnosti i odborníků. Jsou skvělé a vyrábějí podivuhodné věci. Hodně ale záleží na tom, jakým inkoustem nebo materiálem mohou tisknout. Švýcarští vědci Spolkové vysoké technické školy v Curychu a jejich kolegové vyvinuli nový typ 3D tisku, který pracuje s živým inkoustem. Obsahuje bakterie, díky nimž 3D tiskárna tiskne aktivní objekty, které leccos dovedou. Mohou rozkládat polutanty nebo třeba nahradit tkáň při transplantaci.

ETH Zürich.

Klíčovým prvkem nové technologie je funkční žijící inkoust zvaný Flink. Je to hydrogel, který badatelé smísili s bakteriemi a také se živinami, aby bakterie měly něco k snědku. Výhodou takového inkoustu pro 3D tiskárnu je, že mu bakterie dodávají nové funkce. Pro účely tohoto výzkumu vědci použili bakterie Pseudomonas putida a Acetobacter xylinum, které dovedou rozkládat toxický fenol a ve druhém případě zase vytvářet velmi čistou nanocelulózu.

Logo ETH vytištěné inkoustem Flink. Kredit: ETH Zürich.

Tiskárna na živý inkoust funguje v podstatě stejně jako běžná 3D tiskárna. Vytváří vrstvu za vrstvou a postupně vytiskne celý požadovaný objekt. Hlavní rozdíl je ale v tom, že v tištěném objektu to pěkně žije. Výhodou technologie s inkoustem Flink je i to, že s ním je možné vyrobit 3D objekty, jejichž různé části obývají různé mikroorganismy. Takové části pak mohou mít různé funkce a dohromady tvořit pozoruhodný celek.

3D tisk s bakteriálním inkoustem. Kredit: Bara Krautz / ETH Zürich.

Pro vedoucího výzkumu Patricka Rühse a jeho kolegy bylo jedním z klíčových problémů zajištění správné konzistence inkoustu Flink s bakteriemi. Musel být natolik tekutý, aby potřebnou rychlostí protekl tryskou tiskárny, ale zároveň natolik stabilní, aby mohl vytvořit pevné ohraničené objekty. Podle člena výzkumného týmu Manuela Schaffnera musel mít jejich inkoust viskozitu podobnou zubní pastě a hustotu asi jako krém na ruce Nivea.

Každý z objektů, který vytiskne tiskárna s inkoustem Flink, a který tím pádem obsahuje živé bakterie, je podle vědců vlastně biologicky aktivní minitovárna. A taková továrna může mít velmi rozmanité využití. Může například detekovat toxiny v pitné vodě. Anebo může fungovat jako živý filtr při odstraňování znečištění v prostředí. Může také léčit pacienta s komplikovaným zraněním nebo infekcí.

Podle Rühse hydrogelové minitovárny nabízejí ohromné možnosti. Dnes už známe spoustu šikovných bakterií, které dovedou neuvěřitelné věci. A když na to přijde, tak si můžeme bakterie do minitováren ještě vylepšit genomovým editorem. Jistou překážkou pro tuto technologii je zatím to, že tisk minitováren probíhá dost pomalu a je obtížné tímto stylem tisknout větší objekty. Vědci si ale věří a doufají, že podobné obtíže časem překonají.

Video:  3D-printed living bacteria



Video: The ink this 3D printer uses is alive. Watch it in action

Literatura
ETH Zürich 1. 12. 2017, Science Advances 3: eaao6804.