3D打印活性材料可凈化污水?其中基因改造細菌完成任務后能自毀

美國加州大學圣迭戈分校研究人員開發了一種3D打印的新型生物工程材料，可提供可持續和環保的解決方案來清除水中的污染物。相關論文發表在最新一期《自然·通訊》雜志上。

　　這種去污材料由一種以海藻為基礎的聚合物和細菌組合而成，這些細菌經過基因工程改造，可產生一種酶，能將各種有機污染物轉化為良性分子。這些細菌還可在茶堿分子存在的情況下“自毀”，茶堿通常存在于茶和巧克力中，這提供了一種在“完成任務”后清除細菌的方法。

　　研究共同負責人、加州大學圣迭戈分校納米工程教授喬恩·波科爾斯基表示，研究的創新之處在于，將聚合物材料與生物系統配對，創造出一種活性材料，這種材料可發揮功能，并對刺激作出反應，而普通合成材料無法做到這一點。

　　研究人員使用了藻酸鹽，將其水合制成凝膠，然后與一種名為藍藻的水生光合細菌混合。研究人員利用3D打印機對混合物進行打印。在測試了材料的各種3D打印幾何形狀后，研究人員發現，格子狀結構是保持細菌存活的最佳結構。所選形狀具有較高的表面積與體積比，這使得大部分藍藻能靠近材料表面以獲取營養、空氣和光線。

　　基因工程改造的藍藻不斷產生一種名為漆酶的去污酶。研究表明，漆酶可用于中和來自雙酚A、抗生素和染料中的多種有機污染物。

　　研究人員證明，新材料可用于凈化靛紅染料，這種染料廣泛用于紡織行業中對牛仔布料的染色過程。在測試中，新材料能使含有染料的水溶液脫色。

　　研究人員還開發了在污染物清除后消除藍藻的方法。他們對細菌進行基因改造，使其對茶堿分子產生反應。這種分子觸發細菌產生一種蛋白質以破壞它們的細胞，如同一個“自毀裝置”。這種方式可減少人們對轉基因細菌長期存在于環境中的擔憂。