真菌作為真核生物，長(cháng)期以來(lái)一直以其藥用潛力吸引著(zhù)人類(lèi)，同時(shí)在我們的日常生活中發(fā)(fā)揮著(zhù)重要作用，無(wú)論是作為美食中的食物還是作為病原體。例如，菌絲體已經(jīng)(jīng)在3D打印中用于制造揚聲器或瓷磚等物體。因此這些微生物的用途非常廣泛。最近，Empa的研究人員強調(diào)了蘑菇的一項新能力：發(fā)(fā)電潛力。這些3D打印真菌電池可能代表著(zhù)朝著(zhù)可持續(xù)電力供應(yīng)邁出的重要一步！

作為Gebert Rüf Stiftung資助的一項為期三年的研究項目的一部分，研究人員開(kāi)發(fā)(fā)出了一種由纖維素和木材制成的可生物降解的真菌電池，它通過(guò)電力而不是充電來(lái)運行。雖然這種3D打印真菌電池產(chǎn)(chǎn)生的能量有限，但仍足以為溫度傳感器供電數(shù)天。這使得它在農(nóng)業(yè)(yè)領(lǐng)(lǐng)域或環(huán)(huán)境研究領(lǐng)(lǐng)域的應(yīng)用特別有前景，特別是為位于偏遠地區(qū)的傳感器提供能源。

網(wǎng)(wǎng)格上印刷的電極包含電池陽(yáng)極室中使用的蘑菇（圖片來(lái)源：Empa）

但是3D打印真菌電池是什么？它是由什么制成的？實(shí)際上，它并不是傳統(tǒng)的電池，而是微生物燃料電池。這意味著(zhù)微生物和所有生物一樣，將營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)(zhì)轉(zhuǎn)化為能量。微生物燃料電池利用微生物的新陳代謝，以電能的形式捕獲部分能量。此外，這種電池中使用的真菌發(fā)(fā)揮著(zhù)互補的作用：在陽(yáng)極有一種酵母菌，其新陳代謝會(huì )釋放電子，而在陰極有一種白腐真菌，可以產(chǎn)(chǎn)生一種特定的酶。然后這種酶捕獲電子并將其傳導(dǎo)出細胞。與傳統(tǒng)電池不同的是，這些蘑菇不是后來(lái)添加的，而是從一開(kāi)始就是電池不可分割的一部分。

Empa研究員Carolina Reyes解釋道：“這是我們首次將兩種真菌結(jié)合在一起，創(chuàng )(chuàng)造出功能性燃料電池?！比緩罄?D打印技術(shù)(shù)來(lái)制造這種真菌電池的組件。利用增材制造技術(shù)(shù)，研究人員能夠設(shè)計電極來(lái)優(yōu)(yōu)化微生物獲取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)(zhì)的途徑。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，蘑菇被加入到印刷油墨中，這個(gè)過(guò)程非常復(fù)雜。

“找到一種可以讓蘑菇正常生長(cháng)的材料已經(jīng)(jīng)很困難了?！按送?，墨水必須易于擠出而不會(huì )損壞細胞，當(dāng)然，它還必須具有導(dǎo)電性和可生物降解性，”纖維素和木材材料實(shí)驗室負責(zé)人古斯塔夫·尼斯特羅姆（Gustav Nystr?m）說(shuō)。利用活體材料并結(jié)合微生物學(xué)(xué)、材料科學(xué)(xué)和電氣工程等不同領(lǐng)(lǐng)域是另一項重大挑戰(zhàn)?？_萊納·雷耶斯必須學(xué)(xué)習(xí)新技術(shù)(shù)并將其應(yīng)用于3D打印油墨。利用之前在3D打印生物材料方面的經(jīng)(jīng)驗，該團隊開(kāi)發(fā)(fā)出了一種合適的纖維素基墨水，真菌也可以將其用作營(yíng)養(yǎng)來(lái)源。這會(huì )導(dǎo)致電池在使用后性能下降。然而，理想的營(yíng)養(yǎng)來(lái)源仍然是糖，必須補充給細胞?！罷婢姵乜梢愿稍飪Υ媯恍杼砑鈾蜖I(yíng)養(yǎng)物質(zhì)(zhì)即可在現(xiàn)場(chǎng)激活，”卡羅萊納·雷耶斯說(shuō)。

3D打印真菌電池的主要優(yōu)(yōu)點(diǎn)是無(wú)毒性和可生物降解性，這為其未來(lái)在各個(gè)領(lǐng)(lǐng)域的應(yīng)用鋪平了道路。研究人員的目標是提高電池的性能和壽命，同時(shí)探索使用其他類(lèi)型的蘑菇。

編譯整理：3dnatives