中科院物構(gòu)所光固化3D打印微生物活性體研究獲進(jìn)展

來源： 福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所

近年來，水體富營養(yǎng)化對(duì)水生態(tài)平衡和人類健康造成危害。固定化微生物技術(shù)是利用物理或化學(xué)方法將游離微生物細(xì)胞限制在一定空間區(qū)域內(nèi)，既能免受流水沖刷流失、可重復(fù)循環(huán)利用，又能保持生物活性，可有效去除水體中的污染物，但因現(xiàn)有材料及制作方法的限制而未得到廣泛應(yīng)用。

3D生物打印技術(shù)是依托于信息技術(shù)、精密機(jī)械及材料科學(xué)等多學(xué)科發(fā)展起來的尖端技術(shù)。它可將生物材料、活細(xì)胞、活細(xì)菌等生物體、進(jìn)行逐層定位來組裝成一個(gè)復(fù)雜的三維活性體，并能實(shí)現(xiàn)不同的功能組件進(jìn)行空間的組裝，為固定化微生物提供了新思路。然而，制備出具有環(huán)境污染物修復(fù)功能的3D打印微生物活性結(jié)構(gòu)功能體仍未得到充分研究。

△光固化3D打印微生物活性結(jié)構(gòu)功能體及其在污水處理中的應(yīng)用

中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所吳立新團(tuán)隊(duì)與中科院城市環(huán)境研究所于昌平團(tuán)隊(duì)合作，開發(fā)了一種含有異養(yǎng)硝化細(xì)菌的新型雙網(wǎng)絡(luò)交聯(lián)PEGDA-藻酸鹽-PVA-納米粘土（PAPN）高分子微生物3D打印墨水。研究人員利用擠出式3D打印技術(shù)，打印了具有去除污水中氨氮的PAPN微生物活性功能體。該3D打印生物活性功能體可在12 h內(nèi)有效去除污水中96.2±1.3 %氨氮，且在模擬常溫、無培養(yǎng)基的運(yùn)輸模式下保存168 h后，仍保持去除氨氮的微生物活性，具有環(huán)境友好、可定制化制備、重復(fù)利用等優(yōu)勢(shì)。這將提升3D生物打印技術(shù)在水污染治理等方面的應(yīng)用潛力。

相關(guān)研究成果以Material extrusion-based 3D printing for the fabrication of bacteria into functional biomaterials: the case study of ammonia removal application為題，發(fā)表在Additive Manufacturing上。研究工作得到福建物構(gòu)所與城市環(huán)境所融合發(fā)展基金、國家自然科學(xué)基金等的支持。

論文鏈接 ：https://doi.org/10.1016/j.addma.2022.103268