LLNLの研究者らが、ブドウ糖をエタノールと二酸化炭素に変換する生きた細胞を3Dプリント

2019年3月7日、アンタークティックベアは海外メディアから、ローレンス・リバモア国立研究所（LLNL）の研究者らが3Dプリントした生きた細胞をビールに似た物質であるエタノールと二酸化炭素ガス（CO2）に変換することに成功したことを知った。

LLNL チームは格子上に生きた酵母細胞を 3D プリントしました。画像提供: ローレンス・リバモア国立研究所<br /> 微生物は、炭素源を食品産業、バイオ燃料生産、廃棄物処理、バイオレメディエーションに応用できる貴重な最終製品化学物質に変換するためによく使用されます。研究者らは、無機触媒の代わりに生きた微生物を使用すると、反応条件が穏やかで、自己再生が可能で、コストが低く、触媒特性があるなどの利点があると述べた。

生きた細胞全体の 3D プリントは、微生物の行動、コミュニケーション、微小環境との相互作用、および高い容積生産性を備えた新しいバイオリアクターの研究に役立つ可能性があります。 LLNL チームは、凍結乾燥した生きた生体触媒酵母細胞 (サッカロミセス・セレビシエ) を 3D プリントして多孔質の 3D 構造を作りました。独自に設計された形状により、細胞は酵母自体を使ってビールを作るのと同じように、ブドウ糖をエタノールと二酸化炭素に非常に効率的に変換することができます。この新しいバイオインク材料により、高解像度、調整可能な細胞密度、大規模、高い触媒活性、長期生存性を備えた自立型 3D プリント構造が可能になります。

彼らの研究は、Nano Letters誌のACS Editors' Choice記事として発表されました。

「バルクフィルムと比較して、細いフィラメントと大きな孔を持つ印刷メッシュにより、迅速な物質移動が可能になり、エタノール生産が数倍に増加しました」と、LLNL の材料科学者 Fang Qian 氏は述べています。「当社のインクシステムは、さまざまな他の触媒微生物に適用でき、幅広い用途に対応できます。この研究で開発されたバイオプリント 3D ジオメトリは、さまざまな微生物バイオ触媒を使用して高価値製品を生産したり、バイオ修復アプリケーションに使用したりするさまざまなバイオ変換プロセス用の多目的プラットフォームとして機能する可能性があります。」

「生体触媒を固定化することで、連続的な変換プロセスが可能になり、製品の精製が簡単になるなど、いくつかの利点がある」と、論文のもう一人の著者である化学者ベイカー氏は述べた。「この技術により、生体材料内の細胞密度、位置、構造を制御できます。これらの特性を調整できることで、生産性と収量を向上させることができます。さらに、細胞が材料の大部分を占めるため、このような高い細胞密度を含む材料には、新しい、未開拓の有益な特性がある可能性があります。」

「これは、化学反応器の製造のために3Dプリントされた固定化された生きた細胞を初めて実証したものです」と、論文の共著者であるデュオス氏は語った。「このアプローチは、エタノール生産をより速く、より安く、よりクリーンに、より効率的にする見込みがあります。私たちは現在、この概念を拡張して他の反応を研究しており、その中には、印刷された微生物とより伝統的な化学反応器を組み合わせて、新しい可能性を切り開く「ハイブリッド」または「タンデム」システムを作成することも含まれています。」

出典: 3ders

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