科學家正在利用細胞製造能夠生長、自我修復甚至對環境做出反應的新型材料。這些固體”工程活體材料”是透過將細胞嵌入無生命的基質中製成的。今天，研究人員在《ACS 中央科學》（ACS Central Science ）雜誌上報告說，他們用三維列印技術印製了一種含有植物細胞的生物墨水。這種材料的應用可能包括生物製造和永續建築。

從第1 天（左）到第14 天（右），3D 列印在水凝膠中的植物細胞生長並開始繁茂成黃色的細胞簇。圖片來源：改編自ACS Central Science 2024，DOI: 10.1021/acscentsci.4c00338

最近，研究人員一直在開發工程活體材料，主要依靠細菌和真菌細胞作為活體成分。然而，植物細胞的獨特特性激起了將其用於工程植物活體材料（EPLMs）的熱情。

以前，科學家們創造的以植物細胞為基礎的材料結構相當簡單，功能有限。餘子怡、狄振高及其同事希望改變這種狀況，他們製作了形狀複雜的EPLM，其中含有可自訂行為和功能的基因工程植物細胞。

24 天后，植物細胞在兩種不同的生物墨水中產生的顏色在這種葉形工程活體材料中清晰可見。資料來源：改編自ACS Central Science 2024，DOI: 10.1021/acscentsci.4c00338

研究人員將菸草植物細胞與含有農桿菌的明膠和水凝膠微粒混合，這是一種常用於將DNA片段轉入植物基因組的細菌。

然後將此生物墨水混合物在平板上或裝有另一種凝膠的容器內進行3D 列印，形成網格、雪花、樹葉和螺旋等形狀。接著，用藍光固化列印材料中的水凝膠，使結構硬化。在隨後的48 小時內，EPLMs 中的細菌將DNA 轉移到生長中的菸草細胞上。

然後他們用抗生素清洗這些材料，以殺死細菌。在接下來的幾周里，隨著植物細胞在EPLMs 中生長和複製，它們開始根據轉移的DNA 生成蛋白質。

在這項概念驗證研究中，轉移的DNA使菸草植物細胞能夠產生綠色螢光蛋白或貝特類色素–紅色或黃色的植物色素，可作為天然著色劑和膳食補充劑。透過用兩種不同的生物墨水列印葉形EPLM–一種墨水沿著葉脈產生紅色素，另一種墨水在葉片的其他部分產生黃色素–研究人員表明，他們的技術可以產生複雜的、空間可控的多功能結構。

研究人員說，這種EPLM 結合了生物體的特徵和非生物物質的穩定性和耐久性，可以用作細胞工廠，生產植物代謝物或藥物蛋白質，甚至用於永續建築應用。

編譯來源：ScitechDaily