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近年來，水體富營養(yǎng)化對水生態(tài)平衡和人類健康造成嚴重危害。固定化微生物技術(shù)是利用物理或化學(xué)方法將游離微生物細胞限制在一定空間區(qū)域內(nèi)，既能免受流水沖刷流失、可重復(fù)循環(huán)利用，又能保持生物活性，能有效去除水體中的污染物，但因現(xiàn)有材料及制作方法的限制而未得到廣泛應(yīng)用。
3D生物打印技術(shù)是依托于信息技術(shù)、精密機械以及材料科學(xué)等多學(xué)科發(fā)展起來的尖端技術(shù)。它可將生物材料、活細胞、活細菌等生物體、進行逐層定位來組裝成一個復(fù)雜的三維活性體，并能實現(xiàn)不同的功能組件進行空間的組裝，為固定化微生物提供了新思路。然而，制備出具有環(huán)境污染物修復(fù)功能的3D打印微生物活性結(jié)構(gòu)功能體仍未得到充分的研究。
圖：光固化3D打印微生物活性結(jié)構(gòu)功能體及其在污水處理中的應(yīng)用
在中科院福建物構(gòu)所與城市環(huán)境所融合發(fā)展基金和國家自然科學(xué)基金等項目的支持下，中科院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所吳立新團隊與中科院城市環(huán)境研究所于昌平團隊合作開發(fā)了一種含有異養(yǎng)硝化細菌的新型雙網(wǎng)絡(luò)交聯(lián)PEGDA-藻酸鹽-PVA-納米粘土（PAPN）高分子微生物3D打印墨水。研究人員利用擠出式3D打印技術(shù)，成功打印了具有去除污水中氨氮的PAPN微生物活性功能體。該3D打印生物活性功能體可在12 h內(nèi)有效去除污水中96.2±1.3%氨氮，且在模擬常溫、無培養(yǎng)基的運輸模式下保存168 h后，仍保持去除氨氮的微生物活性，具有環(huán)境友好、可定制化制備、重復(fù)利用等優(yōu)勢。這將大大提升3D生物打印技術(shù)在水污染治理等方面的應(yīng)用潛力。
相關(guān)成果以“Material extrusion-based 3D printing for the fabrication of bacteria into functional biomaterials: the case study of ammonia removal application”發(fā)表于國際期刊Additive Manufacturing（2022, 60,103268）。論文的第一作者是李妍博士，吳立新研究員和于昌平研究員為共同通訊作者。
文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.addma.2022.103268
標簽： 3D打印
