新研究顯示：微生物結合3D打印技術，可幫助人類在月球和火星上建立移民地
時間：2022-12-21 10:58 來源：南極熊 作者：admin 閱讀：次
2022年12月19日，加州大學歐文分校的研究人員通過研究智利阿塔卡馬沙漠藍藻從巖石中吸收營養物質的生化過程，揭示了人類可以通過3D打印和微生物技術在月球和火星上定居的新方法。
UCI材料科學與工程系和約翰霍普金斯大學生物系的研究人員，使用高分辨率電子顯微鏡和先進的光譜成像技術，精確了解微生物是如何改變天然礦物和合成納米陶瓷的。
據科學家稱，一個關鍵因素是藍藻產生生物膜，溶解石膏巖中的磁性氧化鐵顆粒，隨后將磁鐵礦轉化為氧化赤鐵礦。
該團隊已將最新研究成果發表在Materials Today Bio雜志上，可以為新的仿生采礦方法提供一個新的思路。作者還表示，他們認為這些結果是朝著在大規模3D打印中使用微生物邁出的一步，未來該技術可用于惡劣環境（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：“通過一個進化了數百萬年的生物過程，這些微小的礦工挖掘巖石，提取對生理功能至關重要的礦物質，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為有價值的礦物質?這個項目將引領我們走上這條道路。”
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團隊在那里收集的石膏樣本中發現的藍藻細菌Chroococccidiopsis已經發展出驚人的適應能力，可以在巖石棲息地生存。”
她補充道，其中一些特性包括產生吸收遠紅外光子的葉綠素，以及從周圍礦物質中提取水和鐵的能力，里面所含的礦物質都發生了變化。
DiRuggiero說：“藍藻細胞通過產生豐富的細胞外聚合物促進磁鐵礦溶解和鐵溶解，導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（由細菌和真菌產生的結合鐵的化合物）的產生得到增強，這表明藍色細菌利用它們從磁鐵礦中獲取鐵。”
Kisailus說：“當我們開采礦物時，我們需要對礦石進行塞選，對這些礦石的提取同樣具有挑戰性。然后，我們經常需要對這些礦石進行極端加工，以將它們轉化為有價值的東西。因此，這種做法可能會付出金錢和環境代價。”
Kisailus說，他現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，而不是采用大型破碎機。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打印技術制造介質，然后讓微生物將其重新配置成有價值的東西，而不是讓人們去做制作。這是我的仿生學和納米結構材料實驗室的研究主題。既然大自然已經在數億年內完善了輪子，為什么還要重新發明輪子呢？”
△微生物在地球上起著至關重要的作用。為什么不利用他們的力量進行太空移民呢？
UCI材料科學與工程系和約翰霍普金斯大學生物系的研究人員，使用高分辨率電子顯微鏡和先進的光譜成像技術，精確了解微生物是如何改變天然礦物和合成納米陶瓷的。
科學家觀察到，藍藻細菌會產生生物膜，溶解石膏巖中的磁性氧化鐵顆粒，隨后將磁鐵礦轉化為氧化赤鐵礦示意圖
據科學家稱，一個關鍵因素是藍藻產生生物膜，溶解石膏巖中的磁性氧化鐵顆粒，隨后將磁鐵礦轉化為氧化赤鐵礦。
該團隊已將最新研究成果發表在Materials Today Bio雜志上，可以為新的仿生采礦方法提供一個新的思路。作者還表示，他們認為這些結果是朝著在大規模3D打印中使用微生物邁出的一步，未來該技術可用于惡劣環境（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：“通過一個進化了數百萬年的生物過程，這些微小的礦工挖掘巖石，提取對生理功能至關重要的礦物質，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為有價值的礦物質?這個項目將引領我們走上這條道路。”
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團隊在那里收集的石膏樣本中發現的藍藻細菌Chroococccidiopsis已經發展出驚人的適應能力，可以在巖石棲息地生存。”
她補充道，其中一些特性包括產生吸收遠紅外光子的葉綠素，以及從周圍礦物質中提取水和鐵的能力，里面所含的礦物質都發生了變化。
DiRuggiero說：“藍藻細胞通過產生豐富的細胞外聚合物促進磁鐵礦溶解和鐵溶解，導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（由細菌和真菌產生的結合鐵的化合物）的產生得到增強，這表明藍色細菌利用它們從磁鐵礦中獲取鐵。”
Kisailus說：“當我們開采礦物時，我們需要對礦石進行塞選，對這些礦石的提取同樣具有挑戰性。然后，我們經常需要對這些礦石進行極端加工，以將它們轉化為有價值的東西。因此，這種做法可能會付出金錢和環境代價。”
△研究人員表示，該技術可以采用生化方法來獲取我們認為有價值的礦物質
Kisailus說，他現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，而不是采用大型破碎機。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打印技術制造介質，然后讓微生物將其重新配置成有價值的東西，而不是讓人們去做制作。這是我的仿生學和納米結構材料實驗室的研究主題。既然大自然已經在數億年內完善了輪子，為什么還要重新發明輪子呢？”
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