p Os pesquisadores do Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) têm células vivas impressas em 3-D que convertem glicose em etanol e gás dióxido de carbono (CO ₂ ), uma substância que lembra cerveja, demonstrando uma tecnologia que pode levar a alta eficiência biocatalítica. p A bioimpressão de células vivas de mamíferos em estruturas 3-D complexas tem sido amplamente estudada e demonstrada para aplicações que vão desde a regeneração de tecidos até a descoberta de drogas e a implementação clínica. Além das células de mamíferos, há um interesse crescente em imprimir micróbios funcionais como biocatalisadores.

p Micróbios são amplamente usados ​​na indústria para converter fontes de carbono em produtos químicos valiosos que têm aplicações na indústria de alimentos, produção de biocombustíveis, tratamento de resíduos e biorremediação. Usar micróbios vivos em vez de catalisadores inorgânicos tem vantagens de condições de reação moderadas, auto-regeneração, baixo custo e especificidade catalítica.

p A nova pesquisa, que aparece como um artigo da ACS Editors 'Choice na revista Nano Letras , mostra que a fabricação aditiva de células inteiras vivas pode auxiliar na pesquisa de comportamentos microbianos, comunicação, interação com o microambiente e para novos biorreatores com alta produtividade volumétrica.

p Em um estudo de caso, a equipe imprimiu células de levedura biocatalíticas vivas liofilizadas (Saccharomyces cerevisiae) em estruturas 3-D porosas. As geometrias de engenharia exclusivas permitiram que as células convertessem glicose em etanol e CO ₂ de forma muito eficiente e semelhante à forma como o fermento pode ser usado para fazer cerveja. Ativado por este novo material de bio-tinta, as estruturas impressas são autossuficientes, com alta resolução, densidades celulares ajustáveis, grande escala, alta atividade catalítica e viabilidade a longo prazo. Mais importante, se células de levedura geneticamente modificadas são usadas, produtos farmacêuticos de alto valor, produtos químicos, alimentos e biocombustíveis também podem ser produzidos.

p "Em comparação com as contrapartes de filme em massa, reticulados impressos com filamentos finos e macroporos nos permitiram alcançar uma rápida transferência de massa levando a um aumento de várias vezes na produção de etanol, "disse o cientista de materiais LLNL Fang Qian, o autor principal e o autor correspondente no artigo. "Nosso sistema de tinta pode ser aplicado a uma variedade de outros micróbios catalíticos para atender às necessidades de ampla aplicação. As geometrias 3-D bioprintadas desenvolvidas neste trabalho podem servir como uma plataforma versátil para intensi fi cação de processos de uma série de processos de bioconversão usando diversos biocatalisadores microbianos para produção de produtos de alto valor ou aplicações de biorremediação. "

p Outros pesquisadores de Livermore incluem Cheng Zhu, Jennifer Knipe, Samantha Ruelas, Joshua Stolaroff, Joshua DeOtte, Eric Duoss, Christopher Spadaccini e Sarah Baker. Este trabalho foi realizado em colaboração com o Laboratório Nacional de Energia Renovável.

p "Existem vários benefícios na imobilização de biocatalisadores, incluindo a permissão de processos de conversão contínua e simplificação da purificação do produto, "disse o químico Baker, o outro autor correspondente no artigo. "Esta tecnologia dá controle sobre a densidade celular, colocação e estrutura em um material vivo. A capacidade de ajustar essas propriedades pode ser usada para melhorar as taxas de produção e rendimentos. Além disso, materiais contendo tais densidades celulares altas podem assumir novos, propriedades benéficas inexploradas porque as células compreendem uma grande fração dos materiais. "

p "Esta é a primeira demonstração de células vivas imobilizadas de impressão 3D para criar reatores químicos, "disse o engenheiro Duoss, um co-autor no artigo. “Essa abordagem promete acelerar a produção de etanol, mais barato, mais limpo e eficiente. Agora estamos estendendo o conceito, explorando outras reações, incluindo a combinação de micróbios impressos com reatores químicos mais tradicionais para criar sistemas 'híbridos' ou 'tandem' que desbloqueiam novas possibilidades. "