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3D打印技術讓微生物“互掐”變“協作”

3D打印動態(tài)
2022
01/13
09:45
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來源:中國科學報

近日,南京工業(yè)大學材料化學工程國家重點實驗室研發(fā)了一種控制微生物時空布局的新策略,通過制備新型超分子水凝膠材料,利用3D打印方式將微生物與其進行融合,實現了對微生物細胞的空間控制,最大化提高生物過程效率。相關成果發(fā)表于《small》。

“自然界的微生物菌群往往通過互相協作共生,利用這一特點,我們可以開發(fā)人工多細胞體系進行生物制造。但是,在實驗室的實際情況中,如果僅僅將這兩種微生物生硬地放在一起,它們會‘互掐’,造成此消彼長。為防止這種情況發(fā)生,我們想能不能給它們建一個‘房子’,讓它們‘安分’地待在自己的‘房間’里,還能相互協作完成工作?”論文通訊作者、南京工業(yè)大學材料化學工程國家重點實驗室教授余子夷說,課題組想到了3D打印的方法,“3D打印可以將它們安放在固定的位置,同時還能擴大接觸的比表面積,提升生物催化反應效率”。

課題組還開發(fā)了一種新型超分子水凝膠材料,這種材料以功能化的透明質酸和葫蘆脲為主體。超分子水凝膠材料不僅適合于微生物固定和生長,還可以用作生物墨水進行3D打印。

“這類水凝膠類似于牙膏,微生物待在特殊的‘牙膏’里,3D打印裝備可以把‘牙膏’擠出來形成預先設計好的結構,用于制備細胞分布均勻和可定位的3D結構,該結構具有很高的維持性和菌株的固定性。”余子夷說。研究表明,3D晶格中的微生物可以在發(fā)酵和生物修復過程中,保持較高的細胞活力和代謝活性。

據悉,該活體材料的催化效率與使用單一微生物、單純混合二者相比,分別提高了80%和50%。(記者溫才妃通訊員朱琳)

相關論文信息:https://doi.org/10.1002/smll.202104820




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