LLNL研究人員3D打印活細胞，將葡萄糖轉化為乙醇和二氧化碳

2019年3月7日，南極熊從外媒獲悉，勞倫斯利弗莫爾國家實驗室（LLNL）的研究人員成功地將3D打印的活細胞轉化為乙醇和二氧化碳氣體（CO2），這種物質類似于啤酒。

LLNL團隊在格子上打印3D活酵母細胞。圖片來源：勞倫斯利弗莫爾國家實驗室

微生物通常用于將碳源轉化為有價值的最終產(chǎn)品化學品，這些化學品在食品工業(yè)，生物燃料生產(chǎn)，廢物處理和生物修復中具有應用。研究人員表示，使用活微生物代替無機催化劑具有反應條件溫和，自我再生，低成本和催化特性的優(yōu)點。

活體全細胞的3D打印可以幫助研究微生物行為，通信，與微環(huán)境的相互作用以及具有高體積生產(chǎn)率的新生物反應器。 LLNL團隊將3D打印的凍干活酵母生物催化酵母細胞（Saccharomyces cerevisiae）轉化為多孔3D結構。獨特的工程幾何結構使細胞能夠非常有效地將葡萄糖轉化為乙醇和二氧化碳，類似于酵母本身可用于制造啤酒的方式。這種新型生物油墨材料使3D打印結構具有自支撐性，具有高分辨率，可調節(jié)的細胞密度，大規(guī)模，高催化活性和長期可行性。

他們的研究發(fā)表在Nano Letters期刊上的ACS編輯選擇文章中。

LLNL材料科學家Fang Qian說：“與大塊薄膜相比，具有細絲和大孔的打印網(wǎng)格使我們能夠實現(xiàn)快速的傳質，從而使乙醇產(chǎn)量增加數(shù)倍。” “我們的油墨系統(tǒng)可以應用于各種其他催化微生物，以滿足廣泛的應用需求。在這項工作中開發(fā)的生物打印的3D幾何形狀可以作為多種生物轉化過程的多功能平臺，使用多種微生物生物催化劑生產(chǎn)高價值產(chǎn)品或生物修復應用。“

“固定化生物催化劑有幾個好處，包括允許連續(xù)轉化過程和簡化產(chǎn)品純化，”該論文的另一位作者Baker化學家說。 “這項技術可以控制生物材料中的細胞密度，位置和結構。調整這些特性的能力可用于提高生產(chǎn)率和產(chǎn)量。此外，含有如此高細胞密度的材料可能具有新的，未開發(fā)的有益特性，因為細胞包含大部分材料。“

“這是用于制造化學反應器的3D打印固定化活細胞的首次演示，”該論文的共同作者Duoss說。 “這種方法有望使乙醇生產(chǎn)更快，更便宜，更清潔，更高效。現(xiàn)在，我們通過探索其他反應來擴展這一概念，包括將打印微生物與更傳統(tǒng)的化學反應器相結合，以創(chuàng)建解鎖新的”混合“或”串聯(lián)“系統(tǒng)可能性“。

編譯自：3ders