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    3D打印活性材料可凈化牛仔布料的污水
    集萃印花網  2023-11-13

        【集萃網觀察】

    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。

     

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