Un equipo de la Universidad de Aalto ha utilizado bacterias para producir objetos tridimensionales de intrincado diseño hechos de nanocelulosa. Con su técnica, los investigadores pueden guiar el crecimiento de colonias bacterianas mediante el uso de superficies fuertemente repelentes al agua o superhidrofóbicas. Los objetos muestran un tremendo potencial para uso médico, incluido el apoyo a la regeneración de tejidos o como andamios para reemplazar órganos dañados. Los resultados se han publicado en la revista ACS Nano .

A diferencia de los objetos fibrosos fabricados con los métodos de impresión 3D actuales, la nueva técnica permite fibras, con un diámetro mil veces más delgado que un cabello humano, estar alineado en cualquier orientación, incluso a través de capas, y varios gradientes de espesor y topografía, abriendo nuevas posibilidades de aplicación en la regeneración de tejidos. Este tipo de características físicas son cruciales para los materiales de apoyo en el crecimiento y la regeneración de ciertos tipos de tejidos que se encuentran tanto en los músculos como en el cerebro.

"Es como tener miles de millones de pequeñas impresoras 3D que caben dentro de una botella, "explica Luiz Greca, estudiante de doctorado en la Universidad de Aalto. "Podemos pensar en las bacterias como microrobots naturales que toman los componentes básicos que se les proporcionan y, con la entrada correcta, crear formas y estructuras complejas ".

Una vez en un molde superhidrofóbico con agua y nutrientes:azúcar, proteínas y aire:las bacterias aeróbicas producen nanocelulosa. La superficie superhidrofóbica atrapa esencialmente una fina capa de aire, que invita a las bacterias a crear una biopelícula fibrosa que replica la superficie y la forma del molde. Con tiempo, la biopelícula se vuelve más gruesa y los objetos se vuelven más fuertes.

Usando la técnica, el equipo ha creado objetos 3-D con características prediseñadas, midiendo desde una décima parte del diámetro de un solo cabello hasta 15-20 centímetros. Las nanofibras no provocan reacciones adversas cuando se ponen en contacto con tejidos humanos. El método también podría usarse para desarrollar modelos realistas de órganos para entrenar cirujanos o mejorar la precisión de las pruebas in vitro.

"Es realmente emocionante expandir esta área de biofabricación que aprovecha las fuertes nanofibras de celulosa y las redes que forman. Estamos explorando aplicaciones para la degeneración tisular relacionada con la edad," siendo este método un paso adelante en esta y otras direcciones, ", dice el profesor Orlando Rojas, líder del grupo de investigación. Agrega que la cepa de bacterias utilizada por el equipo, Komagataeibacter medellinensis, fue descubierto en un mercado local de la ciudad de Medellín, Colombia, por colaboradores anteriores de la Universidad Pontificia Bolivariana, tanto en naturaleza como en ingeniería, Las superficies superhidrofóbicas están diseñadas para minimizar la adhesión de partículas de polvo y microorganismos. Se espera que este trabajo abra nuevas posibilidades para el uso de superficies superhidrófobas para producir con precisión materiales fabricados de forma natural.

Como las bacterias se pueden eliminar o dejar en el material final, los objetos tridimensionales también pueden evolucionar como un organismo vivo con el tiempo. Los hallazgos brindan un paso importante hacia el aprovechamiento del control total sobre los materiales fabricados con bacterias.

"Nuestra investigación realmente muestra la necesidad de comprender tanto los detalles finos de la interacción de las bacterias en las interfaces como su capacidad para fabricar materiales sostenibles. Esperamos que estos resultados también inspiren a los científicos que trabajan tanto en superficies que repelen las bacterias como en aquellos que fabrican materiales a partir de bacterias". "dice el Dr. Blaise Tardy.