美國加州大學(xué)圣迭戈分校研究人員開(kāi)發(fā)了一種3D打印的新型生物工程材料，可提供可持續和環(huán)保的解決方案來(lái)清除水中的污染物。相關(guān)論文發(fā)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(jīng)過(guò)基因工程改造，可產(chǎn)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(wù)”后清除細菌的方法。

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

　　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(jìn)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(fā)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(yíng)養、空氣和光線(xiàn)。

　　基因工程改造的藍藻不斷產(chǎn)生一種名為漆酶的去污酶。研究表明，漆酶可用于中和來(lái)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(yè)中對牛仔布料的染色過(guò)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(kāi)發(fā)了在污染物清除后消除藍藻的方法。他們對細菌進(jìn)行基因改造，使其對茶堿分子產(chǎn)生反應。這種分子觸發(fā)細菌產(chǎn)生一種蛋白質(zhì)以破壞它們的細胞，如同一個(gè)“自毀裝置”。這種方式可減少人們對轉基因細菌長(cháng)期存在于環(huán)境中的擔憂(yōu)。