„Żywa” ceramika wykorzystuje bakterie do wykrywania gazu i wychwytywania dwutlenku węgla

Zespół materiałoznawców i chemików z ETH Zürich opracował sposób wytwarzania „żywej” ceramiki, która potrafi wykrywać niewielkie ilości formaldehydu i wychwytywać dwutlenek węgla z powietrza. W ich projekcie zgłoszone w dzienniku Zaawansowane materiałygrupa opracowała wieloetapowy proces umożliwiający wzrost bakterii w materiale ceramicznym.

Wcześniejsze badania wykazały, że biofilmom, hydrożelom i polimerom można nadać realistyczne właściwości poprzez zaszczepienie ich mikroorganizmami. Doprowadziło to do opracowania materiałów, które można wykorzystać do prowadzenia terapii lub rozkładu toksyn. W ramach tego nowego przedsięwzięcia zespół badawczy zrobił coś podobnego z materiałem ceramicznym.

Prace obejmowały pierwsze wydruki 3D ułożonych w stosy, ceramicznych, spiralnych konstrukcji, które mogły samodzielnie stać. Aby umożliwić dodanie bakterii, na strukturach wydrukowano wgłębienia o wielkości od 20 do 130 µm. Celem mniejszych dołów było zapewnienie bakteriom miejsca do życia w materiale ceramicznym. Większe doły służyły do ​​odprowadzania składników odżywczych do bakterii.

Aby dodatkowo zapewnić bakteriom możliwość żerowania przez dłuższy okres czasu, umieszczają struktury w płytkich basenach z roztworami odżywczymi. Gdy woda z roztworów wyparowała, składniki odżywcze zostały wciągnięte do dołów zawierających składniki odżywcze poprzez działanie kapilarne. Następnie umożliwiono bakteriom namnażanie się, wypełniając przeznaczone dla nich pory. Testy wykazały, że mogą przetrwać bez dalszych składników odżywczych przez okres do dwóch tygodni.

Zespół badawczy wykorzystywał różne typy bakterii do różnych celów — na przykład w przypadku cyjanobakterii fotosyntetyzujących struktura mogła służyć jako CO₂ urządzenie odciągowe, wyciągające gaz z powietrza. Wypróbowali także Escherichia coli i odkryli, że stworzyli z tej struktury detektor formaldehydu.

Naukowcy sugerują, że ich praca pokazuje możliwości wykorzystania porowatej ceramiki jako obiecującej platformy do projektowania i tworzenia funkcjonalnych, żywych materiałów.

© 2024 Sieć Science X