《Sanda研究人员演示了生物工程细菌,以减少纤维素生物材料的生产成本。》

  • 来源专题:可再生能源
  • 编译者: pengh
  • 发布时间:2018-05-24
  • 在新墨西哥州,桑迪亚实验室问,喷气燃料与连裤袜和塑料苏打瓶有什么共同之处?它们都是由石油衍生而来的产品。桑迪亚国家实验室的科学家们已经展示了一种基于生物工程细菌的新技术,该技术可以使从可再生植物源中生产这三种细菌在经济上可行。桑迪亚实验室的研究人员将其他已知的木质素降解器的机制整合在一起,将大肠杆菌改造成高效高效的生物转化细胞工厂。

    ——文章发布于2018年5月17日

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    • 细菌纤维素可用于食品,化妆品和生物医学领域,如植入物和人造器官。图为:耳朵状的超疏水型细菌纤维素 图片来源:Luiz G. Greca 细菌纤维素(BC)纳米纤维有望成为可持续发展材料的基石,其潜力可超越传统合成材料。BC作为最纯净的纳米纤维素之一,形成条件是:使培养基和空气界面处的好氧细菌接触到氧气。BC具有良好的生物相容性,可生物降解性,以及高热稳定性、高机械强度等优异性质,是一种新型的生物医用材料,在食品,化妆品和生物医学领域(可作为组织再生材料,如植入物,伤口敷料,烧伤治疗和人造血管等)具有良好的应用前景。 阿尔托大学的研究人员将其研究结果发表在了在《Materials Horizons》 杂志上,向大家介绍了一种简单且可定制的工艺,利用超疏水界面,通过精细地设计使细菌与氧气在三维和不同长度的尺寸上接触,从而形成空心无缝的可预处理的纳米纤维素基。 “首先借助于一个简单易行的三维生物加工平台,我们通过高分辨率的几何图形演示了空心和复杂物体的制造过程,更多有趣的功能可以通过多区域功能化和封装实现。例如,采用金属有机框架实现对颗粒或酶的原位封装,金属纳米颗粒可以采用等离子体吸附实现,还有利用胶囊系统改变热和化学抗性。”奥兰多罗哈斯教授解释道。 生物纳米技术给予了人们的不仅仅是便利,更多的是新的探索方式,人造器官的支架在生物医学领域也会有新的突破。未来,生物工程挑战在于,通过基因编辑技术或微生物共培养,进一步制备出具有高度控制的组成,性质和功能的复合材料。 原文来自:sciencedaily,原文题目:A simple method developed for 3-D bio-fabrication based on bacterial cellulose,
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    • 当纳米纤维素与各种类型的金属纳米颗粒结合时,材料就会形成许多新的和令人兴奋的性质。它们可以抗菌,在压力下改变颜色,或者将光转化为热。 林雪平大学物理、化学和生物学系生物物理和生物工程系副教授Daniel Aili说:“简单地说,我们从纳米纤维素中提取黄金。” 这个由Daniel Aili领导的研究小组使用了一种由细菌产生的生物合成纳米纤维素,这种纤维素最初是为伤口护理而开发的。随后,科学家们用金属纳米颗粒(主要是银和金)装饰了纤维素。这些粒子的大小不超过十亿分之一米,首先经过剪裁,赋予它们所需的特性,然后再与纳米纤维素结合。 纳米纤维素由细纤维线组成,其直径大约是人类头发直径的千分之一。这些线充当了金属颗粒的三维支架。当这些微粒附着在纤维素上时,一种由微粒和纤维素组成的网络就形成了,”丹尼尔·艾利解释道。 研究人员可以高精度地确定将有多少粒子附着,以及它们的身份。它们还可以混合不同形状的金属颗粒——球形、椭圆形和三角形。 在发表在《高级功能材料》上的一篇科学文章的第一部分中,该小组描述了这一过程并解释了它的工作原理。第二部分着重于几个应用领域。 一种令人兴奋的现象是,当施加压力时,材料的性质发生变化。当粒子相互靠近并相互作用时,就会产生光学现象,而材料的颜色也会发生变化。随着压力的增加,这种材料最终会变成黄金。 “当我们用镊子夹起这种材料时,我们发现它的颜色发生了变化,一开始我们也不明白原因,”丹尼尔·艾莉说。 科学家们将这种现象命名为“机械等离子体效应”,结果证明它非常有用。一个密切相关的应用是传感器,因为可以用肉眼读取传感器。例如:如果一种蛋白质粘在材料上,在压力下它不再改变颜色。如果该蛋白是一种特殊疾病的标记,则不能改变颜色可用于诊断。如果物质改变颜色,标记蛋白就不存在。 另一种有趣的现象是,这种材料可以吸收光谱更宽的可见光并产生热量。这一特性既可用于能源应用,也可用于医学。 “我们的方法使得制造纳米纤维素和金属纳米颗粒复合材料成为可能,这是一种柔软的生物相容性材料,可用于光学、催化、电气和生物医学应用。”由于这种材料是自我组装的,我们可以生产出具有全新定义的性能的复杂材料。”Daniel Aili总结道。