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发酵茶启发工程师开发“活材料”

更新日期:2021/1/16 14:48:54   来源:新浪网   

导读:《自然•材料学》杂志当地时间1月11日报道,美国麻省理工学院(MIT)和英国伦敦帝国理工学院(ICL)的工程师们受发酵茶“康普茶母体”的启发,利用细菌和酵母配制成的混合物“培育”出了坚硬的功能材料。

      《自然•材料学》杂志当地时间1月11日报道,美国麻省理工学院(MIT)和英国伦敦帝国理工学院(ICL)的工程师们受发酵茶“康普茶母体”的启发,利用细菌和酵母配制成的混合物“培育”出了坚硬的功能材料。

  细菌和酵母组成的混合物也被称为细菌和酵母共生菌体(SCOBY)。借助SCOBY,研究人员能够生产嵌入酶的纤维素。这类纤维素具有感应环境污染物等功能。如果将酵母直接加入其中,还能制造出“活材料”,用于净化水或“智能”包装材料。

  MIT电气工程、计算机科学与生物工程学副教授Timothy Lu说:“可以预见的是,借助生物技术,工程师们在未来能够以非资源密集型方式生产多种材料。”

  几年前,Lu的团队曾利用大肠杆菌,制造了嵌入金纳米线等材料的生物膜。然而,这些薄膜太过纤薄,难以规模化应用。Lu等人希望借鉴康普茶发酵工厂的做法,创造一种混合微生物种群。

  然而,大多数用于发酵的野生酵母菌株都很难进行基因改造。因此,研究团队用酿酒酵母替换了野生酵母菌株。他们将酿酒酵母与从“康普茶母体”中分离出的细菌Komagataeibacter rhaeticus进行结合。

  通过功能设计,研究人员能够让酵母系统完成多种任务,例如:产生能在黑暗中发光的酶,感知和分解环境中的污染物。同时,培养皿中的细菌会产生大量坚韧的纤维素支架。培育这种硬质材料只需要几天时间,而如果放置时间足够长,它甚至能快速占据浴缸大小的空间。“我们认为这是一个很好的系统,它非常便宜,也非常容易大批量生产。”MIT研究生Tzu-Chieh Tang说,“它的产能至少是大肠杆菌系统的1000倍。”

  为了证明“Syn-SCOBY”的微生物培养潜力,研究人员“培育”了一种含有酵母的材料。这种材料能够利用酵母感知环境污染物雌二醇。若要检测其他污染物、金属或病原体,酵母菌也可以被替换成其他菌株。

  值得注意的是,研究人员表示,这种培养物能够在常用的酵母培养基中生长,甚至还能够在加糖的茶中生长。因此,研究人员设想,培养皿可以实现定制,普通人在家中也能培育出功能材料。

  “几乎人人都能在家中做到这一点。”Tang说,“你不必是生物工程学方面的专家。你只需要糖、茶以及一块Syn-SCOBY母体,就能自己动手培养出功能材料。”
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