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研究發現:微生物墨水可打印可編程屬性的3D材料

發布時間:2021-11-24 11:01:02 來源:科技日報 責任編輯:caobo

據英國《自然·通訊》雜志23日發表的一項概念驗證研究,美國研究團隊報告了一種用基因改造大腸桿菌制成的高級微生物墨水,可以用來打印具有功能性和可編程屬性的3D材料。該研究同時演示了這項技術的潛在應用,比如隔離在環境中出現的有毒化學物質雙酚A。

直接利用微生物制備無須添加其他聚合物或添加劑的打印墨水,為傳統物質不可用情況下的材料制造開辟出全新的可能性。與此同時,這種技術還能用于開發可感知周圍環境并做出反應的材料。工程師們認為,只要擁有3D打印這種材料的能力,就有望實現材料的定制化并可針對特定用途進行改造。

由活細胞構成的微生物墨水,其實一直是實現這一目標的候選介質,但它們需要將目標材料特性與細胞活性相結合,這是一個技術難點。

此次,包括美國東北大學、弗吉尼亞理工學院暨州立大學、哈佛大學Wyss生物啟發工程研究所在內的聯合團隊,報告了用大腸桿菌制成的一種高級微生物墨水,這種大腸桿菌經過基因工程改造,能產生納米纖維。這些納米纖維可以進行濃縮并打印出3D結構。

研究人員隨后將這種墨水與其他經過基因工程改造、用來執行特定任務的微生物相結合,發現這種水凝膠可以由此獲得功能性。研究團隊利用這種水凝膠制備了一種能在遇到化學刺激物時分泌抗癌藥天青蛋白的材料,還設計出了一種能隔離在環境中出現的有毒化學物質雙酚A的材料。雙酚A一度在塑料瓶、塑料杯中廣泛應用,但后期研究認為其能導致內分泌失調,威脅人體健康,從2011年3月2日起,歐盟已禁止生產含雙酚A的嬰兒奶瓶。因此,隔離環境中已存在的雙酚A將是一項實用的安全性技術。

研究人員認為,他們的新研究或對空間結構構建具有啟示意義,但仍需開展進一步研究探索其未來的定制化用途。

總編輯圈點

此墨水非彼墨水,不用來寫字作畫,而用來制造材料。當墨水由活細胞構成,它也就擁有了一定的智能。它可以感知周圍環境,無需太多干預,就能根據環境做出適應性改變??蒲腥藛T用大腸桿菌制成高級微生物墨水,再結合已經過改造的微生物,就成為執行特定任務的最佳拍檔,它們可以變身方便和改進人類生活的新材料。比如,這種新材料就能隔離有毒化學物質雙酚A,可謂擊中痛點。至于還能定制出什么其他有意思的產品,就要進一步探索和試驗了。(科技日報記者 張夢然)

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