GlasKlar

Präsentationsvideo

Was wäre, wenn man Bakterien auf einer ganz anderen Art und Weise - ganz nah und zugänglich beobachten könnte? Könnte eine dreidimensional gedruckte Struktur als Schaufenster für die Beobachtung der Bakterien dienen? Wie Ameisen hinter Glas könnten wir sehen wie Bakterien in ihrem optimalen Habitat weiterleben und wachsen. Würden sie uns etwas über ihre Umgebung signalisieren? Könnten wir von ihrem Verhalten lernen? In diesem Semesterprojekt, haben wir uns auf die Reise begeben Materialien in unterschiedlichster Zusammensetzung zu untersuchen, ihre Druckfähigkeit zu überprüfen und sie schlussendlich als ein Zuhause bestimmter Mikroorganismen anzubieten. A. fischerii kommt in allen Weltmeeren vor, jedoch besonders verbreitet in Symbiose mit anderen Meereslebewesen. Nur wenn sich genügend Bakterien in der nächsten Umgebung befinden, fangen sie gemeinsam an zu leuchten. Die Fähigkeit zu Leuchten ist abhängig vom Vorhandensein von Sauerstoff. Ein Enzym, die sogenannte Luciferase, wandelt erst dann den Sauerstoff in Wasser und Licht um. Diese Bedingungen wollen wir in unserer Struktur und in unserem Material erfüllen. Der 3D Druck gibt uns die gestalterische Freiheit Strukturen zu bauen, die eine Observierung der Bakterien ermöglichen. Wir können die Bakterien ebenfalls punktuell einbetten und das Wachstum an bestimmten Stellen maximieren. Hierfür mischen wir unsere Druckmasse aus festem und flüssigem Material an, um eine ideale Konsistenz zu generieren, die gleichmäßig extrudiert wird, ohne ihre Form zu verlieren. Unsere Experimentierreihe ist darauf ausgelegt ein Material zu finden, das die Anforderungen der Bakterien erfüllt und gleichzeitig druckbar ist. Das heißt feucht, transparent und formbar. Dabei ist eine gelartige Konsistenz entstanden aus Flohsamenschalen, Alginat und Agar.
Die Druckversuche haben ergeben, dass je höher die Masse gedruckt wird, desto schneller fällt sie in sich zusammen. Um diese Fehler zu umgehen, haben wir festgestellt, dass kleinere Kurvenradien innerhalb der Struktur eine Masse schafft, die sich selbst stützen kann. Unregelmäßigkeiten werden ebenfalls eher verziehen bei einer kurvenreich gedruckten und weichen Biomasse. Mit einem Algorithmus haben wir solche Kurven gebildet, die innerhalb der Struktur knapp aneinander vorbeilaufen. Somit schafft man einerseits eine stabile Form, die nicht in sich einfällt und gleichzeitig mehr Oberfläche für die Mikroorganismen bietet.
Im Labor werden Bakterien häufig auf Agar Platten kultiviert. Wir haben in einem Experiment die ausgestanzten Teile der Agarplatte mit LBS-Nährmedium ausgetauscht und darauf die Bakterien verteilt, um zu prüfen wo die Bakterien am ehesten wachsen. Diese Methodik haben wir auf unsere 3D Masse übertragen und sie sollte uns zeigen, dass wir das Wachstum der Bakterien an bestimmten Stellen in unserer Struktur beschleunigen und die Konzentration der Bakterien erhöhen können. Vor dem einbetten der Bakterien, werden sie meisten vermehrt, dann pelletiert. Sie werden sozusagen konzentriert aus dem Nährmedium entnommen und dann in die Masse eingebettet. Für das weiterleben und stetige Wachstum ist nicht nur das Material wichtig, sondern auch die Umgebung. Wie wir bereits wissen, ist es wichtig die Bakterien in einem Sauerstoffreichen und feuchten Habitat zu halten. Wasserstoffperoxid könnte von unten als sogenannten Oxidator dienen, der die Luft mit Sauerstoff und Wasserdampf versorgt. Wie in einem Aquarium. Auf der Schale liegt ein perforierter Teller, auf dem die Biomasse steht und den Dampf durchlässt. Das Ganze wird durch eine Glasglocke steril und geschützt gehalten. Der 3D Druck gibt uns die Freiheit Strukturen zu gestalten, um die Bakterien so zu beobachten wie sie sich sonst nur im tiefsten Ozean verhalten. Unsere Faszination dieser leuchtenden Kreaturen wird beflügelt und wir sehen sie ganz nah und glasklar.