研究人員使用3D打印來推動微生物群落的知識

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

在美國陸軍研究部門提供的679,000美元贈款的支持下，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解。

“這令人興奮，”項目聯(lián)合負責(zé)人詹姆斯·威爾金說，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。“我們正在推動這項技術(shù)的極限。”

該項目正在推動使用激光凝固水基液體的3D打印機的最新進展。根據(jù)Wilking的說法，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100萬美元，這種精確的3D打印機主要局限于汽車和航空航天工業(yè)。但Wilking表示，過去十年價格大幅下跌，使得這些工具更容易用于科學(xué)。

他的團隊由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)建微小的細菌網(wǎng)格并研究微生物的相互作用。

菲爾茲說，所有形式的生命，無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。研究生物膜是一項挑戰(zhàn)，因為這些結(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，幾十年來，他作為密歇根州立大學(xué)微生物學(xué)和免疫學(xué)系的教授研究過各種生物膜。農(nóng)業(yè)和文學(xué)與科學(xué)學(xué)院。他說，使用3D打印機有可能在科學(xué)家對生物膜如何發(fā)揮作用的理解方面取得重大突破。

例如，3-D打印機可以凝結(jié)輸入一種細菌的液體的交替部分，然后將剩余的部分與另一種細菌凝膠化，創(chuàng)建一個棋盤格，模仿微生物如何共生組裝以交換營養(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)模型來研究細菌在構(gòu)建的基質(zhì)中生長時所形成的模式，從而可能進一步深入了解微生物的行為。他說，先進的三維數(shù)學(xué)模型是一個相對較新的領(lǐng)域。

威爾金表示，多年來他一直熱切關(guān)注這些問題，因為這些項目已經(jīng)齊聚一堂，使目前的項目成為可能。他表示，陸軍撥款是迄今為止研究概念已經(jīng)到來的最大確認(rèn)。

“這些是最有趣的項目，滿足好奇心和有益于社會的項目，”他說。