LLNL研究人員3D打印活細(xì)胞，將葡萄糖轉(zhuǎn)化為乙醇和二氧化碳

2019年3月7日，南極熊從外媒獲悉，勞倫斯利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室（LLNL）的研究人員成功地將3D打印的活細(xì)胞轉(zhuǎn)化為乙醇和二氧化碳?xì)怏w（CO2），這種物質(zhì)類似于啤酒。

LLNL團(tuán)隊(duì)在格子上打印3D活酵母細(xì)胞。圖片來源：勞倫斯利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室

微生物通常用于將碳源轉(zhuǎn)化為有價(jià)值的最終產(chǎn)品化學(xué)品，這些化學(xué)品在食品工業(yè)，生物燃料生產(chǎn)，廢物處理和生物修復(fù)中具有應(yīng)用。研究人員表示，使用活微生物代替無機(jī)催化劑具有反應(yīng)條件溫和，自我再生，低成本和催化特性的優(yōu)點(diǎn)。

活體全細(xì)胞的3D打印可以幫助研究微生物行為，通信，與微環(huán)境的相互作用以及具有高體積生產(chǎn)率的新生物反應(yīng)器。 LLNL團(tuán)隊(duì)將3D打印的凍干活酵母生物催化酵母細(xì)胞（Saccharomyces cerevisiae）轉(zhuǎn)化為多孔3D結(jié)構(gòu)。獨(dú)特的工程幾何結(jié)構(gòu)使細(xì)胞能夠非常有效地將葡萄糖轉(zhuǎn)化為乙醇和二氧化碳，類似于酵母本身可用于制造啤酒的方式。這種新型生物油墨材料使3D打印結(jié)構(gòu)具有自支撐性，具有高分辨率，可調(diào)節(jié)的細(xì)胞密度，大規(guī)模，高催化活性和長期可行性。

他們的研究發(fā)表在Nano Letters期刊上的ACS編輯選擇文章中。

LLNL材料科學(xué)家Fang Qian說：“與大塊薄膜相比，具有細(xì)絲和大孔的打印網(wǎng)格使我們能夠?qū)崿F(xiàn)快速的傳質(zhì)，從而使乙醇產(chǎn)量增加數(shù)倍?！?“我們的油墨系統(tǒng)可以應(yīng)用于各種其他催化微生物，以滿足廣泛的應(yīng)用需求。在這項(xiàng)工作中開發(fā)的生物打印的3D幾何形狀可以作為多種生物轉(zhuǎn)化過程的多功能平臺，使用多種微生物生物催化劑生產(chǎn)高價(jià)值產(chǎn)品或生物修復(fù)應(yīng)用。“

“固定化生物催化劑有幾個(gè)好處，包括允許連續(xù)轉(zhuǎn)化過程和簡化產(chǎn)品純化，”該論文的另一位作者Baker化學(xué)家說。 “這項(xiàng)技術(shù)可以控制生物材料中的細(xì)胞密度，位置和結(jié)構(gòu)。調(diào)整這些特性的能力可用于提高生產(chǎn)率和產(chǎn)量。此外，含有如此高細(xì)胞密度的材料可能具有新的，未開發(fā)的有益特性，因?yàn)榧?xì)胞包含大部分材料?！?br />
“這是用于制造化學(xué)反應(yīng)器的3D打印固定化活細(xì)胞的首次演示，”該論文的共同作者Duoss說。 “這種方法有望使乙醇生產(chǎn)更快，更便宜，更清潔，更高效。現(xiàn)在，我們通過探索其他反應(yīng)來擴(kuò)展這一概念，包括將打印微生物與更傳統(tǒng)的化學(xué)反應(yīng)器相結(jié)合，以創(chuàng)建解鎖新的”混合“或”串聯(lián)“系統(tǒng)可能性“。

編譯自：3ders