Les scientifiques exploitent les cellules pour fabriquer de nouveaux types de matériaux capables de se développer, de se réparer et même de réagir à leur environnement. Ces « matériaux vivants artificiels » solides sont fabriqués en incorporant des cellules dans une matrice inanimée formée dans la forme souhaitée. Aujourd'hui, rapportent les chercheurs dans ACS Central Science qu'ils ont imprimé en 3D un bioink contenant des cellules végétales qui ont ensuite été génétiquement modifiées, produisant des matériaux programmables. Les applications pourraient un jour inclure la biofabrication et la construction durable.
Récemment, des chercheurs ont développé des matériaux vivants, s'appuyant principalement sur des cellules bactériennes et fongiques comme composants vivants. Mais les caractéristiques uniques des cellules végétales ont suscité l’enthousiasme pour leur utilisation dans les matériaux vivants végétaux modifiés (EPLM). Cependant, les matériaux à base de cellules végétales créés jusqu'à présent avaient des structures assez simples et des fonctionnalités limitées.
Ziyi Yu, Zhengao Di et leurs collègues voulaient changer cela en créant des EPLM de forme complexe contenant des cellules végétales génétiquement modifiées avec des comportements et des capacités personnalisables.
Les chercheurs ont mélangé des cellules de tabac avec des microparticules de gélatine et d’hydrogel contenant Agrobacterium tumefaciens, une bactérie couramment utilisée pour transférer des segments d’ADN dans les génomes végétaux. Ce mélange de bioencre a ensuite été imprimé en 3D sur une plaque plate ou à l'intérieur d'un récipient rempli d'un autre gel pour former des formes telles que des grilles, des flocons de neige, des feuilles et des spirales.
Ensuite, l’hydrogel contenu dans les documents imprimés a été durci à la lumière bleue, durcissant ainsi les structures. Au cours des 48 heures qui ont suivi, les bactéries présentes dans les EPLM ont transféré l'ADN aux cellules de tabac en croissance.
Les matériaux ont ensuite été lavés avec des antibiotiques pour tuer les bactéries. Dans les semaines suivantes, à mesure que les cellules végétales grandissaient et se répliquaient dans les EPLM, elles commençaient à produire des protéines dictées par l'ADN transféré.
Dans cette étude de validation de principe, l'ADN transféré a permis aux cellules de la plante de tabac de produire des protéines fluorescentes vertes ou bétalaïnes, des pigments végétaux rouges ou jaunes appréciés comme colorants naturels et compléments alimentaires.
En imprimant un EPLM en forme de feuille avec deux bio-encres différentes – l’une créant un pigment rouge le long des nervures et l’autre un pigment jaune dans le reste de la feuille – les chercheurs ont montré que leur technique pouvait produire des structures complexes, spatialement contrôlées et multifonctionnelles. /P>
De tels EPLM, qui combinent les caractéristiques des organismes vivants avec la stabilité et la durabilité des substances non vivantes, pourraient être utilisés comme usines cellulaires pour produire des métabolites végétaux ou des protéines pharmaceutiques, ou même dans des applications de construction durable, selon les chercheurs. P>
Plus d'informations : Faire progresser les matériaux vivants végétaux modifiés grâce à la croissance et à la transfection de cellules BY-2 du tabac dans des échafaudages d'hydrogel granulaires sur mesure, ACS Central Science (2024). DOI :10.1021/acscentsci.4c00338 sur pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acscentsci.4c00338
Informations sur le journal : Science centrale de l'ACS
Fourni par l'American Chemical Society
