3D-gedruckten Bakterien können Krankheiten Geheimnisse freischalten.

Bakterien sind oft soziale Wesen. Ausgesetzt in Kolonien in unterschiedlichen Formen und Größen, diese Mikroben kommunizieren Sie mit ihren Brüdern und auch andere Bakterienarten-Interaktionen, die manchmal sie tödlicher oder mehr resistent gegen Antibiotika zu machen.

Nun könnte Bakterienkolonien modelliert in Sonderformen von einem 3D-Drucker ein Schlüssel zum Verständnis, wie einige Antibiotika-resistente Infektionen entwickeln. Die neue Technik nutzt Methoden ähnlich denen von kommerziellen 3D-Drucker, die Plastik zu extrudieren, beschäftigt, um bakteriellen Nährboden Gelatine-Basis zu schaffen. Diese mikrobiellen Eigentumswohnungen können in fast jede dreidimensionale Form, einschließlich Pyramiden und geschachtelten Sphären geschnitzt werden.

Diese 3D-Druck-Technik verwendet werden könnten, zu untersuchen, Fragen wie "wie viele Bakterien zusammen, und in welcher Größe zusammengefasst werden müssen und welche Form, in der Reihenfolge für diese Microcolony zu handeln anders als die Zellen auf ihre eigenen, zu tun", sagte Studie Forscher Jason Shear, Professor für Chemie und Biochemie an der University of Texas at Austin. [7 coole Anwendungen des 3D-Drucks in der Medizin]

Tödliche Cluster

Bakterielle clustering genau wichtig ist anders als eine einzelne Zelle eigenständig agieren, weil Bakterien zusammen oft gebündelt. In einigen Fällen sogar Bakterien Zement selbst zusammen und auf Oberflächen mit einer kleberähnliche Substanz, Erstellen von Biofilmen, die hartnäckig resistent gegen Antibiotika oder das Immunsystem sind. Zahnärzte die Plakette abkratzen Ihre Zähne ein Biofilm, der Dutzende von interagierenden bakterielle Arten enthalten kann, sagte Scherung LiveScience.

Mehr sind tödliche Biofilme, die in der Lunge von Patienten mit Atemwegserkrankungen zystischer Fibrose zu sammeln. Antibiotika können vereinzelte Bakterien, die Infektionen der Lunge bei diesen Patienten zu stoppen, aber hartnäckige Biofilme auf das Lungengewebe lauern, warten neue bakterielle Vagabunden ausspucken. Das Ergebnis, Scherung, sagte, ist ein Zyklus von Infektion und Behandlung, die oft tödlich für den Patienten ist. Im Durchschnitt Leben Patienten mit zystischer Fibrose, nur ihre Mitte der 30er Jahre, nach der Cystic Fibrosis Foundation.

Verständnis Biofilme und anderen bakteriellen Gemeinschaften ist entscheidend für das lernen, wie man die bakterielle Abwehr zu durchbrechen, aber "wirklich, Technologien nur noch nicht dort gewesen," Shear sagte.

Druck-Bakterien

3D Druck können einen Weg zum Verständnis. Fügen Sie zunächst scher- und seine Kollegen Bakterienzellen, eine Gelatine-Mischung, welche sie dann kühl um zu verfestigen ähnlich wie wie Jell-o hergestellt wird. Die Bakterienzellen sind wie die Frucht in dieser Jell-o-Cocktail.

Mit Hilfe eines Lasers, schnitzen die Forscher dann Kapseln um die schwebenden Bakterien. Das Laserlicht bewirkt, dass die Moleküle in die Gelatine, dauerhaft zu verknüpfen. Wenn die resultierenden Kapseln erwärmt sind, die meisten der Gelatine schmilzt – aber die Laser gezappt Bereiche bleiben, Verstecke, wo die Bakterien züchten können, zu schaffen.

Um zu beweisen, dass die Methode funktioniert, scher- und seine Kollegen Sphären von Staphylococcus Aureus, ein gemeinsames Bakterium erstellt, die Lebensmittelvergiftungen verursachen Infektionen der Haut. Sie umgeben die Staph Bakterien mit einer Hülle aus einem anderen gemeinsamen Bakterien, Pseudomonas Aeruginosa. Pseudomonas ist ein Erreger lauern in der Medizintechnik häufig zu finden.

Die Forscher ausgesetzt dann diese bakterielle Kugeln gegen das Antibiotikum Ampicillin. Sie fanden heraus, dass 80 Prozent der Staph das Antibiotikum wenn umgeben von Pseudomonasüberlebt. Im Vergleich dazu überstanden nur 40 Prozent der Staph Ampicillin als eine leere Hülle umgeben. Der Schutz entsteht offenbar durch Pseudomonas Fähigkeit, Verbindungen zu produzieren, die die Bakterien zu widerstehen.

Anders als die genetische Resistenz von Bakterien erworben, wenn Antibiotika overprescribed sind hängt dieser gemeinsamen Widerstand der Kolonie-Struktur. Würden die Schutzmauer von Pseudomonas verschwinden, wäre die Staph wieder anfällig für die Antibiotika.

Das Gerät verwendet, um benutzerdefinierte bakteriellen Kolonie Formen ist teuer, Scherung, sagte, aber die Forscher arbeiten an Alternativen, einschließlich einen billigeren Laser.

"Wie mit professionellen 3D Druck, ich denke, gibt es eine hohe Wahrscheinlichkeit, die die Kosten für die Ausrüstung drastisch sinken könnte," sagte er.

Die Forscher berichten über ihre Arbeit in dieser Woche in der Zeitschrift Proceedings der National Academy of Sciences.

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