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用活的生物制造新材料

2018-01-20严毅梅

青少年科技博览(中学版) 2017年7期
关键词:莫西活体生物膜

严毅梅

无机材料是指由无机物单独或混合其他物质制成的材料。无机材料的提取、制备、生产、使用及废弃过程,常常消耗大量的资源和能源,并排放大量的污染物,造成环境污染。

科学家一直在寻求既能生产无机材料又不污染环境的方法。美国麻省理工学院的生物工程师蒂莫西卢认为,如果我们利用活的生物制造材料,就可以既避免污染,又能节省能源。为了创造这样的材料,蒂莫西卢的团队绘制细菌细胞,进行“工程化设计”,他们将活体细胞和无生命物质环境结合在一起制造混合物质,使活体细胞生存并充分发挥其功能。他们利用大肠杆菌制造出一种生物膜,能够吸附在不同纳米微粒表面,形成活体混合物质,既适宜大腸杆菌生长,又可以导电或发射荧光,从而使我们能够利用外部信号控制细菌所产生的物质,而且通过改变大肠杆菌所处的环境,来改变生物膜的组成。经研究人员改造的大肠杆菌细胞之间可以相互影响,由此决定形成材料的过程和属性。这样,人类可以利用活的大肠杆菌生产出复杂结构的材料,并使其能够自我组装成特定的东西,如用于太阳能电池和诊断传感器的材料,甚至可以成为自我修复的材料(这些材料可以感知自己受到损伤并自我修复)。这项研究并不局限于大肠杆菌,他们正在考虑使用光合生物和真菌作为制造新材料的活体。此外,蒂莫西卢还设想改变活细胞传感器的属性,使其能发现特定的环境信号,如毒素。并且,该生物膜也能应用到农业废弃物领域,使其转化为生物燃料。研究人员说,人们希望利用太阳能来合成新材料,他们希望模拟自然系统,如骨骼的形成系统。

利用活的生物生产新材料、新器件实质上是两全其美的,既有使活细胞生长的功能,又有无机材料的功能,如导电或发光。这为基因工程与材料制造提供了一个新思路。endprint

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