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劳伦斯利弗莫尔国家实验室3D打印出活体酵母细胞提高乙醇产量
2019-03-15


    [据3der网站3月6日报道]    劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)的研究人员成功3D打印出能够将葡萄糖转化为乙醇和二氧化碳的活体酵母细胞,以提高乙醇产量。活体全细胞3D打印将有助于研究微生物行为、微环境交互、以及具有高体积生产率的新型生物反应器。
微生物通常用于将碳源转化为有价值的化学制品,这些制成品可应用于食品工业、生物燃料生产、废物处理和生物修复等领域。研究人员表示,使用活体微生物代替无机催化剂具有反应条件温和、可再生、低成本和催化特异性高的优点。

    LLNL团队将冻干的生物催化活体酵母细胞打印成多孔3D结构。这一独特设计的几何结构使细胞能够非常高效的将葡萄糖转化为乙醇和二氧化碳,这与酵母制造啤酒的原理类似。采用生物墨水材料使3D打印结构具有自支撑性、高分辨率、可调的细胞密度、高催化活性和长期生存能力。

    LLNL研究人员称,与薄膜相比,具有细丝和大孔隙的晶格能够实现快速的质量传递,从而使乙醇产量增加数倍。该生物墨水系统可以应用于其他多种催化微生物,以满足广泛的应用需求。此次开发出的生物打印三维几何结构可以作为强化一系列生物转化过程的通用平台,用于使用多种微生物催化剂生产高价值产品或生物修复。固定化生物催化剂具有能够连续进行转化、简化产品纯化过程等优点。3D打印技术可以控制活体细胞密度、位置和结构,从而提高生产率和产量。此外,由于材料大部分由细胞构成,高细胞密度材料可能具有新的潜在的优异特性。

    这是用3D打印固定化活体细胞制造化学反应器的首次演示,这种方法有望使得乙醇生产更高效、更清洁和成本更低。目前研究人员正在通过探索其他反应来扩展这一概念,包括将3D打印微生物与传统的化学反应器相结合,创造出“混合”或“串联”系统,发掘新的发展潜力。(北方科技信息研究所  王冉)

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