3D打印技術讓微生物“互掐”變“協作”

近日，南京工業大學材料化學工程國家重點實驗室研發了一種控制微生物時空布局的新策略，通過制備新型超分子水凝膠材料，利用3D打印方式將微生物與其進行融合，實現了對微生物細胞的空間控制，最大化提高生物過程效率。相關成果發表于《small》。

“自然界的微生物菌群往往通過互相協作共生，利用這一特點，我們可以開發人工多細胞體系進行生物制造。但是，在實驗室的實際情況中，如果僅僅將這兩種微生物生硬地放在一起，它們會‘互掐’，造成此消彼長。為防止這種情況發生，我們想能不能給它們建一個‘房子’，讓它們‘安分’地待在自己的‘房間’里，還能相互協作完成工作？”論文通訊作者、南京工業大學材料化學工程國家重點實驗室教授余子夷說，課題組想到了3D打印的方法，“3D打印可以將它們安放在固定的位置，同時還能擴大接觸的比表面積，提升生物催化反應效率”。

課題組還開發了一種新型超分子水凝膠材料，這種材料以功能化的透明質酸和葫蘆脲為主體。超分子水凝膠材料不僅適合于微生物固定和生長，還可以用作生物墨水進行3D打印。

“這類水凝膠類似于牙膏，微生物待在特殊的‘牙膏’里，3D打印裝備可以把‘牙膏’擠出來形成預先設計好的結構，用于制備細胞分布均勻和可定位的3D結構，該結構具有很高的維持性和菌株的固定性。”余子夷說。研究表明，3D晶格中的微生物可以在發酵和生物修復過程中，保持較高的細胞活力和代謝活性。

據悉，該活體材料的催化效率與使用單一微生物、單純混合二者相比，分別提高了80%和50%。（記者溫才妃通訊員朱琳）