美國北卡羅萊納州立大學(xué)的一項新研究展示了一種可重復(fù)使用的3D生物打印技術(shù)，能打印出不同類型的植物細(xì)胞，以研究這些細(xì)胞之間的通訊。

了解植物細(xì)胞如何相互溝通及其與環(huán)境溝通，是了解植物細(xì)胞功能的關(guān)鍵，有助于開發(fā)更好的作物品種，并為他們創(chuàng)造出最佳的生長環(huán)境。這項研究還表明，3D生物打印技術(shù)可用于研究作物細(xì)胞的再生。

研究人員對模式植物擬南芥和大豆的細(xì)胞進行了生物打印。他們使用的是“生物墨水”，也就是活的植物細(xì)胞。所用的3D打印機上裝有紫外線過濾器以保持環(huán)境無菌，還有多個打印頭，能同時打印不同的“生物墨水”。

“生物墨水”中含有沒有細(xì)胞壁或原生質(zhì)體的活植物細(xì)胞、營養(yǎng)素、生長激素和一種名為瓊脂糖的增稠劑，一起被打印出來。瓊脂糖是一種以海藻為基礎(chǔ)的化合物，有助于保持細(xì)胞強度并作為支架，類似于在建筑物墻上支撐磚塊的砂漿。

研究表明，超過一半的3D生物打印細(xì)胞是活的，并隨著時間的推移分裂形成微骨痂，或小的細(xì)胞集落。在對細(xì)胞進行手動移液后，細(xì)胞的活力沒有下降。

研究人員還分別對單種細(xì)胞進行了生物打印，以測試它們能否再生、分裂和繁殖。結(jié)果表明，擬南芥的根和莖細(xì)胞需要不同的營養(yǎng)和支架組合才能獲得最佳的生存能力。

同時，超過40%的大豆胚胎細(xì)胞在生物打印兩周后仍然存活，并隨著時間的推移分裂形成微愈傷組織。

最后，該團隊研究了生物打印細(xì)胞的特性。擬南芥的根細(xì)胞和胚性大豆細(xì)胞具有高增殖率，但缺乏固定特性。也就是說，生物打印的細(xì)胞具有干細(xì)胞的特性，就像動物或人類的干細(xì)胞一樣，可變成不同的細(xì)胞類型。

論文的共同通訊作者、北卡羅來納州立大學(xué)植物和微生物生物學(xué)教授羅斯·索扎尼說：“總而言之，這項研究顯示了使用3D生物打印來識別在受控環(huán)境中支持植物細(xì)胞存活和交流所需的最佳化合物的強大潛力。”(科技日報實習(xí)記者 張佳欣)