基于植物的支架可促进培养肉的生产

基于植物的支架可促进培养肉的生产到目前为止，大多数的支架都是由实验性的合成材料制成的，这些材料很昂贵而且/或者不能食用，或者是由宰杀的动物的材料制成的--后者违背了在实验室里种肉的全部目的。为了寻求更好的替代方案，新加坡国立大学的科学家们将目光投向了原生蛋白，这是一种在植物的种子发育过程中发现的蛋白质。更具体地说，研究人员从玉米、大麦和黑麦面粉中分别提取了被称为玉米蛋白、角蛋白和赛亚蛋白的原蛋白。然后，由这些原蛋白的不同混合物组成的生物墨水被用于3D打印细胞培养支架，并在其中加入猪骨骼肌组织的干细胞。11天后，由玉米蛋白/角蛋白和玉米蛋白/鲸蜡蛋白油墨制成的支架似乎效果特别好。科学家们继续使用玉米蛋白/玉米素支架--加入甜菜提取物以获得颜色--在12天的时间里产生了一片天然猪肉般的组织。左起：苏玲珊女士、黄德建教授和景林志博士与研究中使用的一些支架图像来源/新加坡国立大学重要的是，人们发现原核苷酸支架比聚己内酯制成的支架更快地生长猪细胞，后者是一种常用于组织工程的聚合物。"由植物蛋白制成的支架是可食用的，并且具有多样化和可变的肽序列，可以促进细胞附着，诱导分化，并加快肉的生长，"首席科学家黄德建教授说。"相比之下，用于培养肉的塑料珠等合成支架没有功能基团，这使得动物细胞难以附着和增殖。此外，合成支架不能食用，需要额外的步骤将支架与肉类培养物分离"。有关这项研究的论文最近发表在《先进材料》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1357673.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1357673.htm

新型温控3D打印生物墨水对人造器官更安全

新型温控3D打印生物墨水对人造器官更安全生物打印使用可3D打印的生物汇，这些物质--通常含有细胞--能使身体引起旨在实现组织再生的生物反应。由于3D打印过程中的高应力，生物汇必须具有特殊的机械和生物特性，才能在基于挤压的生物打印机中使用。它们还需要具有生物相容性和可生物降解性。目前基于水凝胶的生物汇在用于人体之前必须经过光固化过程。光固化会导致交联，即在水凝胶的聚合物链之间形成强大的、永久性的共价键，从而增加其在生理条件下的机械强度和稳定性。引入水凝胶以实现光固化的光引发剂由紫外线（UV）激活，但紫外线会损害细胞的DNA。化学交联是光固化的一种替代方法，使用一种试剂（交联剂）来达到同样的效果。现在，来自韩国科学技术研究院（KIST）的研究人员已经开发出一种新的水凝胶基生物墨水，可以保持其物理结构而不需要光固化或化学交联。该团队首次开发了一种基于聚有机磷苯的温度敏感水凝胶，它在低温下以液体形式存在--这意味着它可以很容易地被打印出来--并在体温（98.6°F/37°C）下变硬，而不需要光固化或化学交联。在接近体温的情况下，未光固化的3D生物图样在物理上是稳定的，并被生物降解为无毒材料。此外，研究人员证明，新的生物墨水可以装载能够长期储存的生长因子。这些蛋白质能刺激细胞生长和分化，身体的炎症反应和组织修复。研究人员将生长因子骨形态发生蛋白-2（BMP-2）和转化生长因子β1（TGF-β1）混合到生物墨水中，并创建了一个三维支架，他们将其植入了一只老鼠的受损头骨中。他们发现，周围的组织迁移到支架中，促进了正常骨骼的再生。该支架在42天内缓慢地进行了生物降解。研究小组正在继续开发他们的生物墨水，以用于骨骼以外的组织，并说它有一天可以用于人工器官。该研究的通讯作者Soo-ChangSong说："由于这次开发的生物墨水具有不同的物理特性，目前正在进行后续研究，将其应用于除骨组织以外的其他组织的再生，我们期望最终能够将为每个组织和器官量身定制的生物墨水商业化。"该研究发表在《Small》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1355187.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1355187.htm

谷蛋白可以模仿真实肉类的质地和成分 助力人造肉生产

谷蛋白可以模仿真实肉类的质地和成分助力人造肉生产此外，价格低廉的植物蛋白可以作为这些细胞培养物的基础。最近发表在《ACS生物材料科学与工程》（ACSBiomaterialsScience&Engineering）上的研究结果表明，非过敏性小麦蛋白谷蛋白能成功培养出横纹肌层和扁平脂肪层，将它们结合在一起可产生类似肉类的质地。培养细胞需要一个基质或支架来粘附，以生产实验室培育的肉类。植物蛋白可食用、含量丰富且价格低廉，因此是很有吸引力的支架候选材料。此前的研究表明，由麸质蛋白制成的植物薄膜是培养牛骨骼肌细胞的成功基质。但是，要使这种技术生产出有希望的肉类替代品，肌肉细胞需要形成排列整齐的纤维，与真实组织的质地相似。此外，三维结构中还需要加入脂肪，以复制传统肉制品的成分。麸质蛋白是麸质中的一种蛋白质，患有乳糜泻或对麸质蛋白敏感的人通常不会对这种蛋白质产生反应，为了利用麸质蛋白的这一优势，姚雅、约翰-袁、李春梅、大卫-卡普兰及其同事希望用它来开发基于植物的薄膜，以培育有质感的肌肉细胞和脂肪层。研究人员从小麦麸质中分离出谷蛋白，并形成了平面和脊状图案的薄膜。然后，他们将发育成骨骼肌的小鼠细胞沉积在蛋白质基底上，并将细胞覆盖的薄膜培养两周。细胞在平膜和脊膜上生长和增殖。不出所料，与在明胶制成的对照薄膜上生长的细胞相比，谷蛋白薄膜的性能要差一些，但这也足够了。研究人员说，还需要进一步改进细胞附着在植物基薄膜上的方式，以接近在动物源生物材料上的生长情况。在培养的第二周，图案化薄膜上的细胞形成了长长的平行束，再现了动物肌肉的纤维结构。通过在植物蛋白基底中加入脊，培养的肌肉细胞以模仿动物肌肉纤维排列的模式生长。来源：改编自《ACS生物材料科学与工程》2024期，DOI:10.1021/acsbiomaterials.3c01500在另一项试验中，将产生脂肪组织的小鼠细胞沉积在平整的谷蛋白薄膜上。在培养期间，随着细胞的增殖和分化，它们产生了可见的脂质和胶原蛋白沉积。附着在可食用谷蛋白薄膜上的培养肉和脂肪层可以堆叠起来，形成类似肉类的三维替代蛋白质。研究人员说，由于谷蛋白材料基底支持纹理动物肌肉和脂肪层的生长，因此它可用于制造更逼真的培养肉制品。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1421001.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1421001.htm

科学家找到从农业废弃物中提取与制造聚酰胺的新方法

科学家找到从农业废弃物中提取与制造聚酰胺的新方法聚酰胺具有韧性和柔韧性，可以扭曲和编织而不会断裂。图片来源：LorenzManker/EPFL这项发表在《自然-可持续发展》（NatureSustainability）杂志上的研究介绍了一种利用从农业废弃物中提取的糖核制造聚酰胺的新方法，聚酰胺是一类以强度和耐久性著称的塑料，其中最著名的是尼龙。这种新方法利用了一种可再生资源，同时还能高效地实现这种转变，并将对环境的影响降到最低。高精度挤出3D打印长丝。图片来源：LorenzManker/EPFL环境效益和效率Luterbacher说："典型的化石基塑料需要芳香族基团来赋予塑料刚性--这使塑料具有硬度、强度和耐高温等性能特性。在这里，我们得到了类似的结果，但使用的是糖结构，这种结构在自然界中无处不在，而且通常完全无毒，可以提供刚性和性能特性。"该研究的第一作者洛伦兹-曼克（LorenzManker）和他的同事们开发出了一种无催化剂工艺，可将木糖二甲基乙二酸酯（一种直接从木材或玉米棒等生物质中提取的稳定碳水化合物）转化为高质量的聚酰胺。该工艺的原子效率高达97%，令人印象深刻，这意味着几乎所有的起始材料都被用于最终产品，从而大大减少了浪费。挤压后的染色和天然聚酰胺纤维。图片来源：LorenzManker/EPFL生物基聚酰胺的性能可与化石基聚酰胺相媲美，为各种应用提供了一种前景广阔的替代材料。更重要的是，这些材料在多次机械循环中表现出显著的弹性，保持了其完整性和性能，而这正是管理可持续材料生命周期的关键因素。这些创新型聚酰胺的潜在应用领域非常广泛，从汽车零件到消费品，都能显著减少碳足迹。研究小组的技术经济分析和生命周期评估表明，与包括尼龙（如尼龙66）在内的传统聚酰胺相比，这些材料的价格具有竞争力，全球变暖潜能值最高可降低75%。编译自:ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1424203.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1424203.htm

“永生”干细胞培养肉问世：有望实现人造肉无限量供应

“永生”干细胞培养肉问世：有望实现人造肉无限量供应专家分析，这一研究成果将会不仅可以提供更多的肉类产品，还意味着研究人员将无需从农场动物活检中重复获取细胞。据了解，大多数细胞，随着它们的分裂和衰老，开始丢失染色体末端的DNA（端粒），端粒就像旧绳索一样会因使用而磨损，出现复制错误或基因丢失，最终导致细胞死亡。研究团队对牛干细胞进行了工程改造，使其不断重建端粒，有效地保持染色体“年轻”，并为新一轮的复制和细胞分裂作好准备。使细胞永生化的第二步是让它们不断产生一种蛋白质，刺激细胞分裂的关键阶段，有效加速该过程并帮助细胞更快地生长。当然，肌肉干细胞不是人们吃的最终产品。它们还要分化成成熟的肌肉细胞，就像人们在牛排或鱼片中吃的肌肉细胞一样。团队发现，新的干细胞分化后，有可能成熟到足以复制天然肉的味道和质地。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1359709.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1359709.htm

科学家用合成生物学和三维打印技术打造可编程的生命材料

科学家用合成生物学和三维打印技术打造可编程的生命材料从第1天（左）到第14天（右），3D打印在水凝胶中的植物细胞生长并开始繁茂成黄色的细胞簇。图片来源：改编自ACSCentralScience2024，DOI:10.1021/acscentsci.4c00338最近，研究人员一直在开发工程活体材料，主要依靠细菌和真菌细胞作为活体成分。然而，植物细胞的独特特性激起了将其用于工程植物活体材料（EPLMs）的热情。以前，科学家们创造的基于植物细胞的材料结构相当简单，功能有限。余子怡、狄振高及其同事希望改变这种状况，他们制作了形状复杂的EPLM，其中含有可定制行为和功能的基因工程植物细胞。24天后，植物细胞在两种不同的生物墨水中产生的颜色在这种叶形工程活体材料中清晰可见。来源：改编自ACSCentralScience2024，DOI:10.1021/acscentsci.4c00338研究人员将烟草植物细胞与含有农杆菌的明胶和水凝胶微粒混合，农杆菌是一种常用于将DNA片段转入植物基因组的细菌。然后将这种生物墨水混合物在平板上或装有另一种凝胶的容器内进行3D打印，形成网格、雪花、树叶和螺旋等形状。接着，用蓝光固化打印材料中的水凝胶，使结构硬化。在随后的48小时内，EPLMs中的细菌将DNA转移到生长中的烟草细胞上。然后他们用抗生素清洗这些材料，以杀死细菌。在接下来的几周里，随着植物细胞在EPLMs中生长和复制，它们开始根据转移的DNA生成蛋白质。在这项概念验证研究中，转移的DNA使烟草植物细胞能够产生绿色荧光蛋白或贝特类色素--红色或黄色的植物色素，可作为天然着色剂和膳食补充剂。通过用两种不同的生物墨水打印叶形EPLM--一种墨水沿叶脉产生红色素，另一种墨水在叶片的其他部分产生黄色素--研究人员表明，他们的技术可以产生复杂的、空间可控的多功能结构。研究人员说，这种EPLM结合了生物体的特征和非生物物质的稳定性和耐久性，可以用作细胞工厂，生产植物代谢物或药物蛋白质，甚至用于可持续建筑应用。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1429308.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1429308.htm