Tato Hidup dengan Bakteri Rekayasa Genetik:Inovasi Bio-Printing Baru
- Para peneliti membuat tato tipis dan sensitif terhadap sel yang bersinar saat bersentuhan dengan sel kulit.
- Tinta tato terbuat dari hidrogel dan campuran nutrisi untuk menjaga sel tetap hidup.
- Tinta dapat dicetak pada resolusi tinggi – sekitar 30 mikrometer.
- Tato hidup yang dicetak 3D dilengkapi 3 sensor berbeda, yang tahan terhadap kompresi, peregangan, dan puntiran.
Para peneliti di MIT telah menemukan metode baru dengan menggunakan jenis tinta khusus yang terbuat dari sel hidup yang diprogram secara genetik. Mereka telah merancang tato temporer, dan prototipenya terlihat seperti tempelan tipis, transparan, dan menempel dengan pola berbentuk pohon.
Ini dibagi menjadi beberapa bagian yang selnya sensitif terhadap senyawa kimia yang berbeda. Saat tato ini bersentuhan dengan kulit, tato tersebut akan terkena senyawa tertentu (yang terdapat pada kulit manusia), yang menyebabkan bagian pohon tersebut menyala sebagai responsnya.
Hal ini terjadi karena sel dirancang untuk menyala sebagai respons terhadap berbagai jenis rangsangan. Jika digabungkan dengan bubur nutrisi dan hidrogen, sel dapat dicetak lapis demi lapis untuk membentuk struktur interaktif 3D.
Studi Sebelumnya Di Bidang Yang Sama
Materi yang responsif terhadap stimulus bukanlah sesuatu yang baru – penelitian dan pengembangan telah berlangsung selama lebih dari satu dekade. Misalnya, material yang merespons bahan kimia dengan baik dapat digunakan untuk membuat sensor kimia, atau material yang merespons suhu tinggi dapat digunakan untuk mengembangkan robot yang dapat dirakit sendiri
Karena pencetakan 3D kini dapat diakses secara luas dan tersedia dengan harga yang jauh lebih murah, pencetakan 3D telah menjadi metode umum untuk mengembangkan objek eksperimen, termasuk materi yang responsif terhadap rangsangan.
Namun kali ini, para peneliti menyadari cara menggunakan sel hidup yang dapat diprogram dan diperoleh dalam bahan reaktif cetak 3D. Penelitian yang dilakukan hingga saat ini menunjukkan bahwa setidaknya sel mamalia tidak layak untuk melakukan hal ini. Mereka tidak dapat bekerja dalam kondisi pencetakan 3D yang keras – paparan sinar ultraviolet selama ikatan silang, gaya geser selama ekstrusi, dan banyak lagi. Karena sel mamalia adalah balon lapisan ganda lipid, sel tersebut mati selama proses pencetakan.
Sebaliknya, sel bakteri dengan dinding sel pelindung jauh lebih kuat. Bahan ini kompatibel dengan sebagian besar hidrogel – bahan yang terbuat dari polimer dan air, dan digunakan dalam berbagai aplikasi medis.
Tinta Responsif Hidup Baru
Peneliti MIT menggunakan teknik baru untuk membuat material 'aktif' untuk tampilan interaktif dan sensor yang dapat dikenakan. Faktanya, bahan-bahan ini dapat dikombinasikan dengan sel hidup untuk mendeteksi bahan kimia dan polutan lingkungan serta sedikit perubahan suhu dan pH.
Dengan menggunakan sel bakteri yang diprogram secara genetik, tim membuat tinta yang terbuat dari hidrogel dan campuran nutrisi untuk menjaga sel tetap hidup.
Lebih khusus lagi, mereka telah merekayasa serangkaian sel bakteri yang dapat menghasilkan protein fluoresen hijau (GFP) atau mengeluarkan bahan kimia sebagai respons terhadap empat bahan kimia pemberi sinyal berbeda, yang berdifusi bebas ke seluruh hidrogel. Tinta bio yang mengandung misel diakrilat F127 pluronik murni pulih ke kondisi pengepakan setelah pencetakan, yang distabilkan oleh ikatan silang ultraviolet.
Referensi: Materi Lanjutan | 10.1002/adma.201704821 | Melalui Berita MIT
Mereka juga telah membuat model untuk memperkirakan interaksi antar sel dalam struktur pencetakan 3D, dalam kondisi berbeda. Model ini dapat digunakan oleh ilmuwan lain sebagai panduan untuk menciptakan materi hidup yang responsif.
Tinta yang mereka kembangkan dapat dicetak dengan resolusi tinggi – sekitar 0,03 milimeter atau 30 mikrometer. Bahkan koneksi analit dan sensor yang berbentuk piramida mudah dicapai. Pencetakan 3D multi-tinta memungkinkan pembuatan beberapa gerbang logika menggunakan fluoresensi GFP sebagai outputnya. Mereka telah mencetak pola pengujian pada elastomer dan menempelkannya pada kulit yang telah diolesi bahan kimia.
Pola yang dikontrol secara spasial-temporal dapat dicapai karena distribusi hidrogel yang terdefinisi dengan baik, difusi molekul sinyal yang bergantung pada waktu, dan produksi GFP.
Gel yang terdiri dari bakteri yang responsif terhadap N-asil homoserin lakton, dapat dicetak dengan pola yang rumit. Sambungan ke gel yang mengandung N-asil homoserin lakton menginduksi produksi GFP bakteri, yang menyebar ke seluruh sensor dalam semalam.
Tato hidup cetak 3D yang dikembangkan menggunakan metodologi ini memiliki 3 sensor berbeda, yang dapat menahan kompresi, peregangan, dan puntiran. Penerapan analit menyebabkan respons lokal yang tepat hanya di area sensor masing-masing.
Selama beberapa jam, berbagai bagian pola pohon di tato menyala saat bakteri bersentuhan langsung dengan rangsangan kimiawinya. Sel bakteri juga dapat berkomunikasi satu sama lain, dan berpendar setelah mendapat sinyal tertentu dari sel lain.
Para peneliti telah mengujinya dalam struktur 3D, melapisi dua lembar cetakan filamen hidrogel. Mereka menyala ketika mereka melakukan kontak satu sama lain dan mendapat sinyal komunikasi tertentu.
Baca:Baterai Magnesium-Ion Lebih Efisien dan Aman Dibanding Lithium
Apa Selanjutnya?
Dalam waktu dekat, para peneliti berharap dapat mencetak platform dan struktur komputasi yang hidup dan dapat dipakai dengan beberapa jenis sel berbeda yang dapat meneruskan sinyal bolak-balik, seperti transistor pada mikrochip.
Mereka bekerja untuk mengembangkan sistem penghantaran obat dan sensor kimia, yang dapat diprogram untuk mengantarkan obat ke dalam tubuh seiring berjalannya waktu.
