據英國《自然·通訊》雜志2021年11月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。
a 大腸桿菌通過基因工程將α（旋鈕）和γ（孔）蛋白結構域（來自纖維蛋白）與Curli納米纖維的主要結構成分CsgA相融合，從而生產微生物墨水。在分泌時，CsgA-α和CsgA-γ單體通過旋鈕-孔的結合作用自組裝成納米纖維。 b 旋鈕和孔結構域來自纖維蛋白，它們在血凝塊形成過程中的超分子聚合中發揮了關鍵作用。微生物墨水被3D打印出來以獲得功能性活體材料。
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。
論文原文：https://www.nature.com/articles/s41467-021-26791-x
來源：南極熊3D打印網 https://www.nanjixiong.com/thread-150928-1-1.html
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高經理
