Eine neue Studie der University of North Carolina (USA) zeigt einen reproduzierbaren Weg, um die zelluläre Kommunikation zwischen verschiedenen Arten von Pflanzenzellen zu untersuchen, indem diese Zellen mit einem 3D-Drucker „biogedruckt“ werden. News.ncsu.edu-Portal.
Die Untersuchung, wie Pflanzenzellen miteinander und mit ihrer Umgebung interagieren, ist der Schlüssel zu einem besseren Verständnis der Funktionen von Pflanzenzellen und kann zu besseren Pflanzensorten führen.
Forscher drucken Modellpflanzenzellen Arabidopsis thaliana und Soja, um nicht nur zu untersuchen, ob Pflanzenzellen den Biodruck überleben – und wie lange –, sondern auch zu verstehen, wie sie ihre Identität und Funktion erlangen und ändern.
Der 3D-Bioprinting-Prozess für Pflanzenzellen ähnelt mechanisch der Verwendung von Druckfarbe oder Kunststoff, mit einigen notwendigen Modifikationen.
Anstelle von 3D-Drucktinte verwenden Wissenschaftler „Bio-Tinte“ oder lebende Pflanzenzellen. Die Mechanik in beiden Prozessen ist die gleiche, mit Ausnahme einiger bemerkenswerter Unterschiede für Pflanzenzellen: ein UV-Filter, der verwendet wird, um die Sterilität aufrechtzuerhalten, und mehrere Druckköpfe, um gleichzeitig aus verschiedenen Biomaterialien zu drucken.
Lebende Pflanzenzellen ohne Zellwände oder Protoplasten wurden zusammen mit Nährstoffen, Wachstumshormonen und einem Verdickungsmittel namens Agarose, einer Verbindung auf Algenbasis, biogedruckt. Agarose trägt zur Zellstärke bei.
Die Studie zeigte, dass mehr als die Hälfte der 3D-biogedruckten Zellen lebensfähig waren und sich im Laufe der Zeit zu kleinen Kolonien teilten.
Die Forscher haben auch einzelne Zellen biogedruckt, um zu sehen, ob sie sich regenerieren oder teilen und vermehren können. Die Ergebnisse zeigten, dass Wurzel- und Sprosszellen Arabidopsis benötigen unterschiedliche Kombinationen von Nährstoffen für eine optimale Vitalität.
Inzwischen blieben mehr als 40 % der einzelnen Sojabohnen-Embryonalzellen zwei Wochen nach dem Bioprinting lebensfähig und teilten sich auch im Laufe der Zeit, um Mikrozellen zu bilden.
3D-Bioprinting kann nützlich sein, um die Zellregeneration in Kulturpflanzen zu untersuchen.
Wurzelzellen Arabidopsis und embryonale Sojabohnenzellen sind für hohe Proliferationsraten und das Fehlen fester Identifizierungen bekannt. Mit anderen Worten, diese Zellen können wie tierische oder menschliche Stammzellen zu unterschiedlichen Zelltypen werden.
Biogedruckte Zellen können die Identität von Stammzellen annehmen; sie teilen sich, wachsen und exprimieren spezifische Gene.
Diese Studie demonstriert das starke Potenzial des 3D-Biodrucks zur Identifizierung der optimalen Verbindungen, die zur Aufrechterhaltung der Lebensfähigkeit und Kommunikation von Pflanzenzellen in einer kontrollierten Umgebung erforderlich sind.
Die Studie wurde in der Zeitschrift veröffentlicht Wissenschaft Fortschritte.