3D-printen met programmeerbare microben

Wetenschappers van de Amerikaanse universiteiten MIT en Harvard ontwikkelden een methode om 3D-objecten te printen met levende organismes, die ze voorgeprogrammeerd kunnen beïnvloeden. In de toekomst kan bijvoorbeeld een voedselverpakking zelf aangeven als het voedsel bedorven is door te verkleuren.

In hun eerste proof of concept verwerkte het team van onderzoekers verschillende chemicaliën in het 3D-printmateriaal van transparante maskers. Deze chemicaliën werken als een signaal om specifieke reacties te activeren in genetisch gemodificeerde microben. Deze microben zijn als een coating op de maskers gespoten en kleuren verschillend als reactie op de chemische signalen.

De onderzoekers gebruikten een multimateriaal inkjet-gebaseerde 3D-printer. Door verschillende soorten harsen te mixen konden sommige delen van de maskers chemicaliën absorberen. Vervolgens werden de microben in een hydrogel verwerkt en als een coating op het object gespoten. De coating met microben zou bijvoorbeeld ook ontworpen kunnen worden om op licht, temperatuur of andere chemicaliën in de omgeving te reageren.

Eigenschappen programmeren

Door de hars recepten aan te passen kunnen de onderzoekers het object ook met verschillende eigenschappen programmeren. Zo zou een deel stijf kunnen zijn, een ander deel flexibel of juist helemaal niet absorberend maar vloeistof-afstotend. Door deze mogelijkheden zouden er bijvoorbeeld een toekomstige medische rugbrace die uit één stuk geprint wordt op de juiste plek stijf en ondersteunend zijn en op de andere plek juist weer zacht en comfortabel. 

Daarnaast zouden de microben in de coating van zo'n brace vervangen kunnen worden door bruikbare stoffen zoals vitaminen of medicijnen zoals antibiotica. Dat zou medische wearables kunnen opleveren met genetisch voor de patiënt op maat gemaakte antibiotica die geactiveerd wordt door het lichaam van de patiënt zelf. De wetenschappers voorzien ook andere toepassingen, zoals 'huiden' die op gebouwen geplaatst worden om te reageren en zich aan te passen aan omgevingsfactoren, maar ook slimme voedselverpakkingen die aangeven of het voedsel bedorven is. 

Verpakking verandert van kleur

Dat laatste is al realiteit. Een studententeam van de Universiteit won in 2012 een competitie, waarbij studententeams wereldwijd bacteriën voor allerlei doeleinden genetisch modificeren. Het Groningse team won met een ontwerp voor een voedselverpakkingsticker met bacteriën die van kleur veranderden zodra het vlees in de verpakking bedorven was