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微生物結(jié)合3D打印技術(shù),可幫助人類在月球和火星上建立移民地

魔猴君  行業(yè)資訊   671天前

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近日,據(jù)魔猴網(wǎng)了解,加州大學(xué)歐文分校的研究人員通過研究智利阿塔卡馬沙漠藍(lán)藻從巖石中吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的生化過程,揭示了人類可以通過3D打印和微生物技術(shù)在月球和火星上定居的新方法。


△微生物在地球上起著至關(guān)重要的作用。為什么不利用他們的力量進(jìn)行太空移民呢?

UCI材料科學(xué)與工程系和約翰霍普金斯大學(xué)生物系的研究人員,使用高分辨率電子顯微鏡和先進(jìn)的光譜成像技術(shù),精確了解微生物是如何改變天然礦物和合成納米陶瓷的。

科學(xué)家觀察到,藍(lán)藻細(xì)菌會(huì)產(chǎn)生生物膜,溶解石膏巖中的磁性氧化鐵顆粒,隨后將磁鐵礦轉(zhuǎn)化為氧化赤鐵礦示意圖


據(jù)科學(xué)家稱,一個(gè)關(guān)鍵因素是藍(lán)藻產(chǎn)生生物膜,溶解石膏巖中的磁性氧化鐵顆粒,隨后將磁鐵礦轉(zhuǎn)化為氧化赤鐵礦。

該團(tuán)隊(duì)已將最新研究成果發(fā)表在Materials Today Bio雜志上,可以為新的仿生采礦方法提供一個(gè)新的思路。作者還表示,他們認(rèn)為這些結(jié)果是朝著在大規(guī)模3D打印中使用微生物邁出的一步,未來該技術(shù)可用于惡劣環(huán)境(如月球和火星)的土木工程。

該研究的通訊作者UCI材料教授David Kisailus說:“通過一個(gè)進(jìn)化了數(shù)百萬(wàn)年的生物過程,這些微小的礦工挖掘巖石,提取對(duì)生理功能至關(guān)重要的礦物質(zhì),如光合作用,使他們得以生存。人類是否可以使用類似的生化方法來獲取我們認(rèn)為有價(jià)值的礦物質(zhì)?這個(gè)項(xiàng)目將引領(lǐng)我們走上這條道路?!?/span>

該研究的合著者Jocelyne DiRuggiero說:“阿塔卡馬沙漠是地球上最干燥、最荒涼的地方之一,但約翰霍普金斯大學(xué)團(tuán)隊(duì)在那里收集的石膏樣本中發(fā)現(xiàn)的藍(lán)藻細(xì)菌Chroococccidiopsis已經(jīng)發(fā)展出驚人的適應(yīng)能力,可以在巖石棲息地生存?!?/span>

她補(bǔ)充道,其中一些特性包括產(chǎn)生吸收遠(yuǎn)紅外光子的葉綠素,以及從周圍礦物質(zhì)中提取水和鐵的能力,里面所含的礦物質(zhì)都發(fā)生了變化。

DiRuggiero說:“藍(lán)藻細(xì)胞通過產(chǎn)生豐富的細(xì)胞外聚合物促進(jìn)磁鐵礦溶解和鐵溶解,導(dǎo)致磁鐵礦溶解和氧化成赤鐵礦。在磁鐵礦納米顆粒存在的情況下,鐵載體(由細(xì)菌和真菌產(chǎn)生的結(jié)合鐵的化合物)的產(chǎn)生得到增強(qiáng),這表明藍(lán)色細(xì)菌利用它們從磁鐵礦中獲取鐵。”

Kisailus說:“當(dāng)我們開采礦物時(shí),我們需要對(duì)礦石進(jìn)行塞選,對(duì)這些礦石的提取同樣具有挑戰(zhàn)性。然后,我們經(jīng)常需要對(duì)這些礦石進(jìn)行極端加工,以將它們轉(zhuǎn)化為有價(jià)值的東西。因此,這種做法可能會(huì)付出金錢和環(huán)境代價(jià)?!?/span>

△研究人員表示,該技術(shù)可以采用生化方法來獲取我們認(rèn)為有價(jià)值的礦物質(zhì)

Kisailus說,他現(xiàn)在正在考慮一種生化方法,使用鐵載體、酶和其它分泌物的天然或合成類似物來處理礦物質(zhì),而不是采用大型破碎機(jī)。他說還有一種方法可以讓微生物利用類似的生化能力,在不太方便的地方按需生產(chǎn)工程材料。

Kisailus說:“我稱之為‘月球形成’而不是地球化。如果你想在月球上建造一些東西,我們可以采用3D打印技術(shù)制造介質(zhì),然后讓微生物將其重新配置成有價(jià)值的東西,而不是讓人們?nèi)プ鲋谱?。這是我的仿生學(xué)和納米結(jié)構(gòu)材料實(shí)驗(yàn)室的研究主題。既然大自然已經(jīng)在數(shù)億年內(nèi)完善了輪子,為什么還要重新發(fā)明輪子呢?”



來源:南極熊

   
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