研究ers from theUniversity of Oxford已经开发了一种基于液滴的3D打印方法，能够在微米级定制细菌基因型，这可能会驱动生态学的重大变化。
Using droplet printing, the researchers were able to print strains of the gut bacterium Escherichia coli, also known as E. coli, and alter its spacing to create customized communities of the bacteria in order to see how strains react to each other when placed side-by-side in specific patterns.
研究人员声称，能够操纵这种细菌在微观尺度上的排列能够对其行为进行更多的观察和理解，甚至可能“对生态结果至关重要”。
操纵细菌及其告诉我们的
不同菌株的位置和物种的bacteria in space is thought to be critical for the ecology of bacterial “communities”, and in turn how they affect us. The way in which different strains of bacteria are arranged when a community first develops is also thought to be a key predictor of which strains dominate and, more generally, whether that community will thrive or perish.
当菌株在不同的斑块中分开时，预计这将限制竞争机制的影响，从本质上讲，不同种类的细菌相互抗争并促进共存。但是，这仍然是一个假设，直到现在，直接检验该理论。
正如研究人员指出的那样，已经开发了各种能够定位和构图微生物的3D打印技术，但是通常这项工作更多地集中在生物材料的生产， 如细菌传感器. How bacteria grow and interact as a community has received less attention, although 3D printing has previously facilitated research in this field.
In November 2020, physicists fromLeiden University3D printed micron-scale “microswimmer” structures to help them更好地研究水细菌，而其他地方的研究人员来自普渡大学开发3D printed capsule能够在人类的胃肠道内抽样细菌。
Printing patterned bacterial communities
为了应对以千分尺尺度排列细菌结构的障碍，牛津研究人员开发了一种高分辨率的液滴打印技术，使它们能够在特定的亚毫米图中定位相互作用的微生物。结果，他们能够通过更精细的规模来操纵和研究微生物群落的生态。
为了证明他们的方法，研究人员打印了量身定制的生物互联物，这些生物互联含有大肠杆菌细胞直径为110µm的液滴，这些液滴通过逐条打印沉积到模式中。液滴最初被磷脂的单层包围 - 一类脂质，其中包含两个脂肪酸，一个磷酸盐基和一个甘油分子，以创建一个稳定的，无支撑的结构。
然后将所得的结构凝胶化，并通过添加油来除去脂质双层，以创建最终的印刷细菌群落。在其印刷社区中，大肠杆菌细菌从单细胞分散体生长为3D微菌落。研究人员以不同的荧光颜色印刷了两种大肠杆菌菌株，以证明其打印特定模式并改变遗传混合量的能力。通过此，研究人员能够清楚地观察两种菌株如何根据空间排列而相互互动。
影响微生物群落
在实验结束时，研究人员发现，在微米尺度上改变细菌的空间结构确实影响了大肠杆菌菌株之间的干扰和竞争结果。值得注意的是，他们观察到，在如此精细的规模上改变细菌的结构可能会将竞争结果从一个菌株主导的竞争结果转移，而这种模式可能是一个菌株繁荣和相互破坏之间的差异。
A key finding of the study confirmed that spatial segregation was often protective and limited the effects of one strain on the other. In the future, the researchers will look to further explore factors that provide ‘refuge’ for one bacterial strain from another, such as the length of time that strains grow together, the turnover in nutrients for the bacterium, and the initial frequencies of strains.
就目前而言，他们认为他们的工作在许多物种和生态互动中都可以非常重要，并且它具有理解和控制微生物群落的巨大潜力。
有关该研究的更多信息可以在标题为““Droplet printing reveals the importance of micron-scale structure for bacterial ecology”，发表在《自然杂志》上。该论文由R. Kumar，T。Meiller-Legrand，A。Alcinesio，D。Gonzalez，D。Mavridou，O。Meacock，W。Smith，L。Zhou，W。Kim，G。Pulcu，H。。贝利和K. Foster。
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Featured image shows液滴打印产生具有定义的微米尺度图案的可行细菌群落。通过自然通信图像。
