史蒂文斯理工學(xué)院的研究人員開(kāi)發(fā)(fā)出使用石墨烯發(fā)(fā)電的仿生蘑菇。更準確地說(shuō)，研究人員在蘑菇的帽子上添加了3D打印的藍細菌簇，使真菌具有發(fā)(fā)電能力。他們還投入石墨烯納米帶來(lái)收集電流。

藍藻的驚人生產(chǎn)能力在生物工程界廣為人知。然而，研究人員一直限制在生物工程系統(tǒng)中使用這些微生物，因為藍藻在人工生物相容性表面上不能存活很長(cháng)時(shí)間。 Mannoor和Sudeep Joshi是他實(shí)驗室的博士后研究員，他想知道蘑菇是否可以為各種細菌提供適當?shù)沫h(huán)(huán)境、營(yíng)養(yǎng)、水分、pH和溫度 ，藍藻則可以為其提供更長(cháng)的時(shí)期的電力。

“在這種情況下，我們的系統(tǒng)，這種仿生蘑菇能自己產(chǎn)生電力?！筆返儻乃箼C械工程助理教授Manu Mannoor說(shuō)?！巴ㄟ^(guò)整合能夠產(chǎn)生電能的藍細菌和能夠收集電流的納米級材料，我們能夠更好地得到兩者的獨特性質(zhì)，并創(chuàng )(chuàng)造一個(gè)全新的功能性仿生系統(tǒng)?！?

Mannoor和Joshi表示，當放置在白色紐扣蘑菇的蓋子上時(shí)，藍藻細胞會(huì )持續(xù)數(shù)天，“這些蘑菇基本上是一種合適的環(huán)(huán)境基質(zhì)，具有滋養(yǎng)能量產(chǎn)生藍藻的功能?！盝oshi說(shuō)。 “我們第一次展示了混合系統(tǒng)可以在兩個(gè)不同的微生物王國之間進(jìn)行人工合作和工程共生?！?

為了開(kāi)發(fā)(fā)仿生蘑菇，Mannoor和Joshi使用基于機械臂的3D打印機首先打印含有石墨烯納米帶的“電子墨水”。這種印刷的分支網(wǎng)(wǎng)絡(luò )通過(guò)像納米探針一樣充當蘑菇帽頂部的電力收集網(wǎng)(wǎng)絡(luò )，以獲取藍藻細胞內部產(chǎn)生的生物電子。 Mannoor解釋說(shuō)，想象一下針刺入單個(gè)細胞內以獲取其內部的電信號。

接下來(lái)，他們將含有藍細菌的“生物墨水”以螺旋圖案印刷到蘑菇帽上，所述螺旋圖案在多個(gè)接觸點(diǎn)處與電子墨水相交。在這些位置，電子可以通過(guò)藍細菌的外膜轉移到石墨烯納米帶的導電網(wǎng)(wǎng)絡(luò )。照亮了蘑菇，激活了藍藻的光合作用，產(chǎn)生了光電流。

除了在工程共生狀態(tài)(tài)下長(cháng)壽的藍細菌外，Mannoor和Joshi表明這些細菌產(chǎn)生的電量可以根據(jù)它們的比重和排列方式而變化，這樣它們的密集程度就越高，他們生產(chǎn)的電力越多。通過(guò)3D打印，可以組裝它們，以便使用實(shí)驗室移液器將其發(fā)(fā)電活性提高八倍于鑄造的藍細菌。

通過(guò)這項工作，我們可以想象下一代生物混合應用的巨大機會(huì )，例如，一些細菌可以發(fā)(fā)光，而其他細菌可以感知毒素或產(chǎn)生燃料。通過(guò)將這些微生物與納米材料無(wú)縫整合，我們可以為環(huán)(huán)境，國防，醫(yī)療保健和許多其他領(lǐng)域實(shí)現(xiàn)許多其他令人驚嘆的設計生物混合物。

來(lái)源：中國3D打印網(wǎng)(wǎng)