研究人員使用3D打印來(lái)推動(dòng)微生物群落的知識(shí)

高，蒙大拿州立大學(xué)的研究人員正在將該技術(shù)用于另一個(gè)目的：研究細(xì)菌。

在美國(guó)陸軍研究部門(mén)提供的679,000美元贈(zèng)款的支持下，該研究可以為微生物群落如何組裝以在髖關(guān)節(jié)植入物上產(chǎn)生抗生素抗性感染或消除地下水污染等方面提供新的見(jiàn)解。

“這令人興奮，”項(xiàng)目聯(lián)合負(fù)責(zé)人詹姆斯·威爾金說(shuō)，他是密歇根州立大學(xué)Norm Asbjornson工程學(xué)院化學(xué)與生物工程系的助理教授。“我們正在推動(dòng)這項(xiàng)技術(shù)的極限。”

該項(xiàng)目正在推動(dòng)使用激光凝固水基液體的3D打印機(jī)的最新進(jìn)展。根據(jù)Wilking的說(shuō)法，結(jié)果是具有Jell-O一致性和一微米分辨率的物體 - 大約比人類頭發(fā)寬度小50倍。

直到最近，由于成本超過(guò)100萬(wàn)美元，這種精確的3D打印機(jī)主要局限于汽車和航空航天工業(yè)。但Wilking表示，過(guò)去十年價(jià)格大幅下跌，使得這些工具更容易用于科學(xué)。

他的團(tuán)隊(duì)由MSU生物膜工程中心主任Matthew Fields共同領(lǐng)導(dǎo)，他將使用該工具構(gòu)建微小的細(xì)菌網(wǎng)格并研究微生物的相互作用。

菲爾茲說(shuō)，所有形式的生命，無(wú)論是土丘中的白蟻還是草原上的草，都可以起到基本功能的作用，并且生物膜也是如此，生物膜是由薄而粘的墊子構(gòu)成的微生物群落。研究生物膜是一項(xiàng)挑戰(zhàn)，因?yàn)檫@些結(jié)構(gòu)通常是自發(fā)的，不斷變化的，并且位于人體等生命系統(tǒng)中。

威爾金“正在制造工具，使我們能夠控制結(jié)構(gòu)，我們可以看到它如何影響功能，”菲爾茲說(shuō)，幾十年來(lái)，他作為密歇根州立大學(xué)微生物學(xué)和免疫學(xué)系的教授研究過(guò)各種生物膜。農(nóng)業(yè)和文學(xué)與科學(xué)學(xué)院。他說(shuō)，使用3D打印機(jī)有可能在科學(xué)家對(duì)生物膜如何發(fā)揮作用的理解方面取得重大突破。

例如，3-D打印機(jī)可以凝結(jié)輸入一種細(xì)菌的液體的交替部分，然后將剩余的部分與另一種細(xì)菌凝膠化，創(chuàng)建一個(gè)棋盤(pán)格，模仿微生物如何共生組裝以交換營(yíng)養(yǎng)。

斯科特麥卡拉，文學(xué)與科學(xué)學(xué)院數(shù)學(xué)科學(xué)系助理教授，將使用復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型來(lái)研究細(xì)菌在構(gòu)建的基質(zhì)中生長(zhǎng)時(shí)所形成的模式，從而可能進(jìn)一步深入了解微生物的行為。他說(shuō)，先進(jìn)的三維數(shù)學(xué)模型是一個(gè)相對(duì)較新的領(lǐng)域。

威爾金表示，多年來(lái)他一直熱切關(guān)注這些問(wèn)題，因?yàn)檫@些項(xiàng)目已經(jīng)齊聚一堂，使目前的項(xiàng)目成為可能。他表示，陸軍撥款是迄今為止研究概念已經(jīng)到來(lái)的最大確認(rèn)。

“這些是最有趣的項(xiàng)目，滿足好奇心和有益于社會(huì)的項(xiàng)目，”他說(shuō)。