作者安妮·斯塔克，劳伦斯·利弗莫尔国家实验室 LLNL团队在格子上3D打印活酵母细胞
荣誉:劳伦斯·利弗莫尔国家实验室 劳伦斯·利弗莫尔国家实验室(LLNL)的研究人员拥有三维打印的活细胞，可以将葡萄糖转化为乙醇和二氧化碳气体(CO2)，这种物质类似于啤酒，展示了一种可以提高生物催化效率的技术
生物打印活的哺乳动物细胞到复杂的三维支架已经被广泛的研究和证明，应用范围从组织再生到药物发现到临床实施
除了哺乳动物细胞，印刷功能性微生物作为生物催化剂的兴趣也越来越大
微生物在工业中被广泛用于将碳源转化为有价值的最终产品化学品，这些化学品在食品工业、生物燃料生产、废物处理和生物修复中有应用
用活性微生物代替无机催化剂具有反应条件温和、可自我再生、成本低、催化专一等优点
这项新的研究发表在《纳米快报》杂志上的《美国化学学会编辑的选择》上，它表明活全细胞的添加制造可以帮助研究微生物行为、交流、与微环境的相互作用以及具有高容积生产率的新生物反应器
在一个案例研究中，研究小组将冻干的活生物催化酵母细胞(酿酒酵母)打印成多孔三维结构
独特的工程几何形状使细胞能够非常有效地将葡萄糖转化为乙醇和CO2，这与酵母本身用于制造啤酒的方式相似
通过这种新的生物墨水材料，印刷结构是自支撑的，具有高分辨率、可调细胞密度、大规模、高催化活性和长期生存能力
更重要的是，如果使用转基因酵母细胞，还可以生产高价值的药物、化学品、食品和生物燃料
该论文的主要作者、LLNL材料科学家钱芳说:“与散装薄膜相比，带有细丝和大孔的印刷网格使我们能够实现快速传质，从而使乙醇产量增加几倍。”
“我们的墨水系统可以应用于各种其他催化微生物，以满足广泛的应用需求
本研究中开发的生物打印三维几何图形可作为一个多功能平台，用于强化一系列生物转化过程，这些过程使用不同的微生物生物催化剂生产高价值产品或生物修复应用
" 利弗莫尔的其他研究人员包括朱成、詹尼弗·克尼普、萨曼莎·鲁埃拉斯、约书亚·斯托拉洛夫、约书亚·迪奥特、埃里克·杜斯、克里斯托弗·斯帕达契尼和萨拉·贝克
这项工作是与国家可再生能源实验室合作进行的
“固定生物催化剂有几个好处，包括允许连续转化过程和简化产品纯化，”化学家贝克说，他是论文的另一位作者
“这项技术可以控制活细胞的密度、位置和结构
调整这些属性的能力可用于提高生产率和产量
此外，含有如此高的细胞密度的材料可能呈现出新的、未被探索过的有益特性，因为细胞占材料的大部分
" 该论文的合著者、工程师杜斯说:“这是第一次用三维打印固定活细胞来创建化学反应器的演示。”
“这种方法有望使乙醇生产更快、更便宜、更清洁、更高效
现在，我们正在通过探索其他反应来扩展这一概念，包括将印刷微生物与更传统的化学反应器相结合，以创建“混合”或“串联”系统，从而开启新的可能性
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