LLNL研究人员3D打印活细胞

2019-03-08 10:06

2019年3月7日，笔者从外媒获悉，劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）的研究人员成功地将3D打印的活细胞转化为乙醇和二氧化碳气体（CO2），这种物质类似于啤酒。

LLNL团队在格子上打印3D活酵母细胞。图片来源：劳伦斯利弗莫尔国家实验室

微生物通常用于将碳源转化为有价值的最终产品化学品，这些化学品在食品工业，生物燃料生产，废物处理和生物修复中具有应用。研究人员表示，使用活微生物代替无机催化剂具有反应条件温和，自我再生，低成本和催化特性的优点。

活体全细胞的3D打印可以帮助研究微生物行为，通信，与微环境的相互作用以及具有高体积生产率的新生物反应器。 LLNL团队将3D打印的冻干活酵母生物催化酵母细胞（Saccharomyces cerevisiae）转化为多孔3D结构。独特的工程几何结构使细胞能够非常有效地将葡萄糖转化为乙醇和二氧化碳，类似于酵母本身可用于制造啤酒的方式。这种新型生物油墨材料使3D打印结构具有自支撑性，具有高分辨率，可调节的细胞密度，大规模，高催化活性和长期可行性。

他们的研究发表在Nano Letters期刊上的ACS编辑选择文章中。

LLNL材料科学家Fang Qian说：“与大块薄膜相比，具有细丝和大孔的打印网格使我们能够实现快速的传质，从而使乙醇产量增加数倍。” “我们的油墨系统可以应用于各种其他催化微生物，以满足广泛的应用需求。在这项工作中开发的生物打印的3D几何形状可以作为多种生物转化过程的多功能平台，使用多种微生物生物催化剂生产高价值产品或生物修复应用。“

“固定化生物催化剂有几个好处，包括允许连续转化过程和简化产品纯化，”该论文的另一位作者Baker化学家说。 “这项技术可以控制生物材料中的细胞密度，位置和结构。调整这些特性的能力可用于提高生产率和产量。此外，含有如此高细胞密度的材料可能具有新的，未开发的有益特性，因为细胞包含大部分材料。“

“这是用于制造化学反应器的3D打印固定化活细胞的首次演示，”该论文的共同作者Duoss说。 “这种方法有望使乙醇生产更快，更便宜，更清洁，更高效。现在，我们通过探索其他反应来扩展这一概念，包括将打印微生物与更传统的化学反应器相结合，以创建解锁新的”混合“或”串联“系统可能性“。