“活材料”滤水器利用细菌来中和水污染物

随着污染问题继续席卷全球，净化水源比以往任何时候都更加重要。加州大学圣地亚哥分校的研究人员意识到这一点，他们刚刚发明了一种最新的令人费解的工具，用于帮助未来的清洁项目：一种 3D 打印的“工程生物材料”，由海藻聚合物和转基因细菌制成，可以分解水中的有机污染物。

《自然通讯》杂志新发表的一篇论文详细介绍了这一非凡的发明，它来自加州大学圣地亚哥分校材料研究科学与工程中心 (MRSEC) 的一个团队。根据项目公告，该团队首先对一种名为海藻酸盐的海藻衍生聚合物进行了水合。同时，研究人员对一种名为蓝藻的水生光合细菌进行了基因改造，使其能够产生漆酶，这种酶能够中和抗生素、染料、药物和 BPA 等有机污染物。然后，这些成分被混合在一起，并通过 3D 打印机打印成网格状的设计，其表面积与体积的比值使细菌能够最佳地获取光、气体和营养物质。

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“此次合作使我们能够利用我们对蓝藻遗传学和生理学的了解来创造一种活体材料，”生物科学学院教员苏珊·戈尔登 (Susan Golden) 在一份声明中表示。“现在我们可以创造性地思考如何将新功能设计到蓝藻中，以制造出更有用的产品。”

为了测试他们的发明，工程师们将他们的净化器放入被靛蓝胭脂污染的水中，靛蓝胭脂是一种常用于牛仔布制造的蓝色染料。该团队的网格状活体工具在几天内成功安全有效地对水溶液进行脱色。

然而，水中仍然残留着藻酸盐-蓝藻混合物。用外来的合成细菌取代一种外来污染物并不一定能解决更大的污染问题。为了解决这个问题，加州大学圣地亚哥分校的研究小组进一步设计了他们的蓝藻，使其对茶碱产生不良反应，茶碱是一种类似于咖啡因的分子，存在于许多茶和巧克力中。每当净化物质与分子接触时，细菌就会产生一种特定的蛋白质来分解和破坏自己的细胞，从而摆脱这种物质。

“这种活性材料可以作用于目标污染物，然后可以添加小分子来杀死 [蓝藻]，”纳米工程教授兼研究联合负责人 Jon Pokorski 在公告中表示。“这样，我们就可以减轻人们对环境中残留转基因细菌的担忧。”

这种活体过滤器在净化项目中已经发挥了重要作用，研究团队希望最终能更进一步，将其设计成自毁状态，无需外部化学物质。

“我们的目标是制造能够对环境中存在的刺激做出反应的材料，”波科尔斯基解释道。