科學(xué)家們正在利用細(xì)胞制造新型材料，這些材料可以生長(zhǎng)、自我修復(fù)，甚至對(duì)環(huán)境做出反應(yīng)。這些固體的“工程生物材料”是通過(guò)將細(xì)胞嵌入到形成所需形狀的無(wú)生命基質(zhì)中制成的?，F(xiàn)在，研究人員在ACS中央科學(xué)雜志上報(bào)告說(shuō)，他們已經(jīng)3D打印出一種含有植物細(xì)胞的生物墨水，然后對(duì)其進(jìn)行基因改造，生產(chǎn)可編程材料。有朝一日，它的應(yīng)用可能包括生物制造和可持續(xù)建筑。

最近，研究人員一直在開(kāi)發(fā)工程活材料，主要依靠細(xì)菌和真菌細(xì)胞作為活成分。但是植物細(xì)胞的獨(dú)特特性激起了人們對(duì)它們?cè)诠こ讨参锘钚圆牧?EPLMs)中的應(yīng)用的熱情。然而，迄今為止，基于植物細(xì)胞的材料結(jié)構(gòu)相當(dāng)簡(jiǎn)單，功能有限。于子怡、狄政高和他的同事們想要改變這種情況，他們想要制造形狀復(fù)雜的eplm，這種eplm含有經(jīng)過(guò)基因工程改造的具有可定制行為和能力的植物細(xì)胞。

研究人員將煙草植物細(xì)胞與含有農(nóng)桿菌的明膠和水凝膠微?；旌希r(nóng)桿菌是一種通常用于將DNA片段轉(zhuǎn)移到植物基因組中的細(xì)菌。然后將這種生物墨水混合物3D打印在平板上或填充另一種凝膠的容器內(nèi)，形成網(wǎng)格、雪花、葉子和螺旋等形狀。接下來(lái)，用藍(lán)光固化打印材料中的水凝膠，使結(jié)構(gòu)硬化。在隨后的48小時(shí)內(nèi)，eplm中的細(xì)菌將DNA轉(zhuǎn)移到生長(zhǎng)中的煙草細(xì)胞中。然后用抗生素清洗這些材料以殺死細(xì)菌。在接下來(lái)的幾周里，隨著植物細(xì)胞在eplm中生長(zhǎng)和復(fù)制，它們開(kāi)始根據(jù)轉(zhuǎn)移的DNA產(chǎn)生蛋白質(zhì)。

在這項(xiàng)概念驗(yàn)證研究中，轉(zhuǎn)移的DNA使煙草植物細(xì)胞能夠產(chǎn)生綠色熒光蛋白或甜菜素——紅色或黃色植物色素，被視為天然色素和膳食補(bǔ)充劑。通過(guò)用兩種不同的生物墨水打印葉子形狀的EPLM——一種沿著靜脈產(chǎn)生紅色色素，另一種在葉子的其余部分產(chǎn)生黃色色素——研究人員表明，他們的技術(shù)可以產(chǎn)生復(fù)雜的、空間控制的和多功能的結(jié)構(gòu)。這組科學(xué)家說(shuō)，這種eplm結(jié)合了生物體的特性和非生命物質(zhì)的穩(wěn)定性和耐久性，可以作為細(xì)胞工廠來(lái)大量生產(chǎn)植物代謝物或藥用蛋白質(zhì)，甚至可以用于可持續(xù)的建筑應(yīng)用。