3D打印活性材料可净化污水

科技日报北京9月6日电 （记者张佳欣）美国加州大学圣迭戈分校研究人员开发了一种3D打印的新型生物工程材料，可提供可持续和环保的解决方案来清除水中的污染物。相关论文发表在最新一期《自然·通讯》杂志上。

这种去污材料由一种以海藻为基础的聚合物和细菌组合而成，这些细菌经过基因工程改造，可产生一种酶，能将各种有机污染物转化为良性分子。这些细菌还可在茶碱分子存在的情况下“自毁”，茶碱通常存在于茶和巧克力中，这提供了一种在“完成任务”后清除细菌的方法。

研究共同负责人、加州大学圣迭戈分校纳米工程教授乔恩·波科尔斯基表示，研究的创新之处在于，将聚合物材料与生物系统配对，创造出一种活性材料，这种材料可发挥功能，并对刺激作出反应，而普通合成材料无法做到这一点。

研究人员使用了藻酸盐，将其水合制成凝胶，然后与一种名为蓝藻的水生光合细菌混合。研究人员利用3D打印机对混合物进行打印。在测试了材料的各种3D打印几何形状后，研究人员发现，格子状结构是保持细菌存活的最佳结构。所选形状具有较高的表面积与体积比，这使得大部分蓝藻能靠近材料表面以获取营养、空气和光线。

基因工程改造的蓝藻不断产生一种名为漆酶的去污酶。研究表明，漆酶可用于中和来自双酚A、抗生素和染料中的多种有机污染物。

研究人员证明，新材料可用于净化靛红染料，这种染料广泛用于纺织行业中对牛仔布料的染色过程。在测试中，新材料能使含有染料的水溶液脱色。

研究人员还开发了在污染物清除后消除蓝藻的方法。他们对细菌进行基因改造，使其对茶碱分子产生反应。这种分子触发细菌产生一种蛋白质以破坏它们的细胞，如同一个“自毁装置”。这种方式可减少人们对转基因细菌长期存在于环境中的担忧。