據(jù)外媒報道，南加州大學(xué)維特比工程學(xué)院（USC Viterbi School Of Engineering）的研究人員利用活細菌制造堅固、耐受和有彈性的工程材料。
研究人員研究的是一種特殊的細菌——巴氏葡萄球菌（S. pasteurii），這種細菌以分泌一種名為脲酶的酶而聞名。當(dāng)脲酶暴露在尿素和鈣離子中時，會產(chǎn)生碳酸鈣，這種礦物質(zhì)化合物是骨骼或牙齒中的重要組成部分。在此項研究中，關(guān)鍵創(chuàng)新之處在于引導(dǎo)細菌生長碳酸鈣礦物質(zhì)，以獲得與天然礦化復(fù)合材料相似的有序微結(jié)構(gòu)。研究人員Qiming Wang表示：“細菌知道如何省時又省力地做事。我們可以利用它們的智能來設(shè)計混合材料，使其性能超過全合成材料?！?/P>
新生物材料將活細菌和合成材料結(jié)合在一起，所表現(xiàn)出的機械性能優(yōu)于當(dāng)前的任何天然或合成材料。在很大程度上，這是受益于材料中的球粒（Bouligand）結(jié)構(gòu)，其特征是多層礦物質(zhì)相互之間以不同的角度排列，形成一種“扭曲”或螺旋形狀。這種結(jié)構(gòu)很難僅僅通過合成的方式制造，因此研究人員使用細菌來實現(xiàn)這一目標。
為了制造這種材料，研究人員3D打印出格子結(jié)構(gòu)，其中為空方格，并使格子層以不同的角度鋪設(shè)，從而形成螺旋形狀。然后，將細菌引入該結(jié)構(gòu)中。細菌天生喜歡附著在表面上，因此會用它們的“腿”抓住材料。接著，細菌會分泌脲酶，促使形成碳酸鈣晶體。它們沿著表面生長，最終會填滿網(wǎng)格結(jié)構(gòu)中的小方格或空隙。
測試顯示，這種結(jié)構(gòu)的強度非常高，可應(yīng)用于航空航天面板和車架等基礎(chǔ)設(shè)施。另外，這種活性材料相對較輕，也為防彈衣或車輛裝甲等防御應(yīng)用提供了選擇。
當(dāng)需要維修時，甚至可以在這些材料中重新加入細菌。研究人員表示：“這些生物材料仍然具有自我生長的特性。當(dāng)材料受損時，我們可以加入細菌使其重新生長。例如，如果我們將其應(yīng)用于橋梁，可以在必要時修復(fù)受損材料?！?/P>
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