การศึกษาใหม่จากมหาวิทยาลัยนอร์ธแคโรไลนา (สหรัฐอเมริกา) แสดงให้เห็นถึงวิธีการทำซ้ำในการศึกษาการสื่อสารแบบเซลลูลาร์ระหว่างเซลล์พืชประเภทต่างๆ โดยการ "พิมพ์ทางชีวภาพ" เซลล์เหล่านี้โดยใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติ พอร์ทัล News.ncsu.edu.
การศึกษาว่าเซลล์พืชมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างกันและกับสิ่งแวดล้อมอย่างไรเป็นกุญแจสำคัญในการทำความเข้าใจหน้าที่ของเซลล์พืชให้ดีขึ้น และสามารถนำไปสู่พันธุ์พืชที่ดีขึ้นได้
นักวิจัยพิมพ์แบบจำลองเซลล์พืช อะราบิดอปซิส ทาเลียนา และถั่วเหลือง ไม่เพียงแต่ศึกษาว่าเซลล์พืชสามารถอยู่รอดจากการพิมพ์ทางชีวภาพได้หรือไม่—และนานเท่าใด— แต่ยังต้องเข้าใจว่าพวกมันได้มาซึ่งและเปลี่ยนแปลงเอกลักษณ์และหน้าที่ของพวกมันอย่างไร
กระบวนการ 3D bioprinting สำหรับเซลล์พืชมีความคล้ายคลึงกับการใช้หมึกพิมพ์หรือพลาสติก โดยมีการปรับเปลี่ยนที่จำเป็นเล็กน้อย
แทนที่จะใช้หมึกพิมพ์ 3 มิติ นักวิทยาศาสตร์ใช้ "หมึกชีวภาพ" หรือเซลล์พืชที่มีชีวิต กลไกในทั้งสองกระบวนการจะเหมือนกัน ยกเว้นความแตกต่างที่เห็นได้ชัดเจนบางประการสำหรับเซลล์พืช: ตัวกรองรังสีอัลตราไวโอเลตที่ใช้เพื่อรักษาความเป็นหมัน และหัวพิมพ์หลายหัวเพื่อพิมพ์จากวัสดุชีวภาพต่างๆ พร้อมกัน
เซลล์พืชที่มีชีวิตที่ไม่มีผนังเซลล์หรือโปรโตพลาสต์ ถูกพิมพ์ชีวภาพพร้อมกับสารอาหาร ฮอร์โมนการเจริญเติบโต และสารเพิ่มความหนาที่เรียกว่า agarose ซึ่งเป็นสารประกอบจากสาหร่าย Agarose ช่วยให้เซลล์แข็งแรง
ผลการศึกษาพบว่ามากกว่าครึ่งหนึ่งของเซลล์ที่พิมพ์ทางชีวภาพ 3 มิติสามารถดำรงชีวิตได้และถูกแบ่งออกตามกาลเวลาเพื่อสร้างอาณานิคมขนาดเล็ก
นักวิจัยยังได้พิมพ์ชีวภาพแต่ละเซลล์เพื่อดูว่าสามารถงอกใหม่หรือแบ่งและเพิ่มจำนวนได้หรือไม่ ผลปรากฏว่าเซลล์รากและยอด Arabidopsis ต้องการสารอาหารที่ผสมผสานกันเพื่อความมีชีวิตชีวาสูงสุด
ในขณะเดียวกัน มากกว่า 40% ของเซลล์ตัวอ่อนถั่วเหลืองแต่ละตัวยังคงทำงานได้สองสัปดาห์หลังจากการพิมพ์ทางชีวภาพ และยังแบ่งเมื่อเวลาผ่านไปเพื่อสร้างไมโครเซลล์
การพิมพ์ชีวภาพแบบ 3 มิติอาจเป็นประโยชน์สำหรับการศึกษาการสร้างเซลล์ใหม่ในพืชที่ปลูก
เซลล์ราก Arabidopsis และเซลล์ตัวอ่อนของถั่วเหลืองเป็นที่ทราบกันดีว่ามีอัตราการงอกสูงและขาดการระบุที่ตายตัว กล่าวอีกนัยหนึ่ง เช่น เซลล์ต้นกำเนิดจากสัตว์หรือมนุษย์ เซลล์เหล่านี้สามารถกลายเป็นเซลล์ประเภทต่างๆ ได้
เซลล์ที่พิมพ์ทางชีวภาพสามารถระบุตัวตนของสเต็มเซลล์ได้ พวกมันแบ่ง เติบโต และแสดงออกถึงยีนเฉพาะ
การศึกษานี้แสดงให้เห็นถึงศักยภาพอันทรงพลังของการใช้ 3D bioprinting เพื่อระบุสารประกอบที่เหมาะสมที่สุดที่จำเป็นต่อการรักษาความมีชีวิตของเซลล์พืชและการสื่อสารในสภาพแวดล้อมที่มีการควบคุม
งานวิจัยที่ตีพิมพ์ในวารสาร วิทยาศาสตร์ก้าวหน้า.