3D-Druck von Bakterien zur Untersuchung von Motilität und Wachstum in komplexen porösen 3D-Medien

Bakterien sind in komplexen, dreidimensionalen, porösen Umgebungen wie biologischen Geweben und Gelen sowie unterirdischen Böden und Sedimenten allgegenwärtig. Hier entwickeln wir eine Methode, um dichte Bakterienkolonien in gestaute körnige Hydrogelmatrizen in 3D zu drucken, um ihr Wachstum und ihre Beweglichkeit in komplexen Umgebungen zu untersuchen. Studien haben bisher unbekannte Unterschiede in den Ausbreitungseigenschaften von Bakterien in porösen Umgebungen im Vergleich zu denen in Flüssigkulturen auf flachen Oberflächen aufgezeigt.

Die Entwicklung der Verwendung von granulären Hydrogelmatrizen, die aus gestauten biokompatiblen Hydrogelpartikeln bestehen, die in flüssiger Bakterienkultur als poröse Petrischalen aufgequollen sind, um Zellen in 3D einzuschließen. Frühere Studien beschränkten sich auf kleine Probenvolumina von etwa einem ml und daher kurze experimentelle Zeitskalen und waren auch in ihrer Fähigkeit, Inokula-Geometrien mit hoher räumlicher Auflösung zu definieren, begrenzt. Wir haben festgestellt, dass die Zellausbreitungseigenschaften der Bakterien von der Porengröße und der Beweglichkeit der Zelle abhängen.