近日,加州大學(xué)圣地亞哥分校的科學(xué)家們開發(fā)了一種3d打印材料,以可持續(xù)和環(huán)保的方式來清潔水中的污染物。這種新的“工程生物材料”由天然聚合物和基因工程細(xì)菌制成,可以去除染料污染物靛藍胭脂。靛藍胭脂是一種廣泛用于紡織品染色的染料。
工程生物材料,涉及到將一種工程微生物集成到柔軟的材料中。這種復(fù)合材料可以感知和響應(yīng)環(huán)境中存在的刺激。這些微生物負(fù)責(zé)執(zhí)行復(fù)雜的功能,在這項研究中起到水凈化的作用。柔軟的材料為生物生長提供支持系統(tǒng)。
工程師,材料科學(xué)家和生物學(xué)家的合作團隊使用海藻酸鹽(一種基于海藻的聚合物),然后將其水化制成凝膠,并將其與基因工程細(xì)菌結(jié)合,產(chǎn)生一種酶,一種水生光合細(xì)菌,稱為藍藻菌。這可以將許多有機污染物轉(zhuǎn)化為良性分子,而且它還可以茶堿存在的情況下自我毀滅。
將這種混合物送入3D打印機,制造出一種藍藻生物復(fù)合材料,這種材料能夠在外部化學(xué)刺激下產(chǎn)生多種功能輸出。在評估了一系列3d打印的幾何形狀后,發(fā)現(xiàn)網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)最適合保持細(xì)菌存活。這種形狀也提供了一個高表面積體積比,允許大多數(shù)藍藻接近材料的表面獲得營養(yǎng)物質(zhì),氣體和光。
材料中的藍藻經(jīng)過基因工程改造,可以不斷產(chǎn)生一種叫做漆酶的去污酶。漆酶可以中和許多有機污染物,如雙酚A (BPA)、抗生素、藥物和染料。同時,在添加傳統(tǒng)的滅菌劑之前,首先可以考慮這種活性物質(zhì)。通過精準(zhǔn)作用于這些污染物,從而減輕了對環(huán)境中殘留的轉(zhuǎn)基因細(xì)菌的任何擔(dān)憂。
來源:中國復(fù)材