科學(xué)家研制出“活磚頭”

“生命” 似乎是物質(zhì)世界的核心之一。人們用木材做橫梁、用玉米做乙醇、用棉花做紡織品。研究人員現(xiàn)在已經(jīng)制造出一種生物混凝土，而且只要輸入正確的信息，一塊磚可以變成兩塊，兩塊變成四塊，四塊變成八塊。

雖然這種新材料短期內(nèi)無法建造可自行組裝的房屋，但它可能很快就能制造出受損后可以自行修復(fù)的組件。這種“活” 混凝土甚至可以為前往火星的宇航員提供利用當(dāng)?shù)夭牧贤饧右恍┏錆M危險(xiǎn)的微生物建造房屋的方法。相關(guān)論文刊登于《物質(zhì)》。

這種新型混凝土是工程生物材料這一新興領(lǐng)域的最新成果。在該領(lǐng)域中，生物（通常是細(xì)菌）被添加到無生命的材料中，使它們能夠感知、交流，甚至對(duì)環(huán)境做出反應(yīng)。

近年來，研究人員已經(jīng)培育出能夠感知壓力、殺死危險(xiǎn)細(xì)菌和感光的工程生物材料。但這些材料通常是“生長” 在結(jié)構(gòu)支撐上的薄膜。

在這個(gè)項(xiàng)目中，美國科羅拉多大學(xué)博爾德分校材料科學(xué)家Wil Srubar 和同事，想要把生命加入到一種大塊結(jié)構(gòu)材料中。為了做到這一點(diǎn)，他們求助于聚球藻屬的一種能進(jìn)行大量光合作用的藍(lán)藻細(xì)菌。他們將藍(lán)藻細(xì)菌與沙子和一種幫助保持水分和營養(yǎng)的水凝膠混合在一起。

這種混合物為細(xì)菌提供了支撐，當(dāng)細(xì)菌成長時(shí)，它們會(huì)釋放碳酸鈣，就像一些海洋生物制造貝殼一樣。當(dāng)干燥時(shí)，得到的材料和水泥基砂漿一樣堅(jiān)固?！八雌饋硐瘛ヌm肯斯坦’式的材料?！?Srubar 說，“這正是我們想要?jiǎng)?chuàng)造的一種有生命的東西?！?/p>

在合適的條件下——包括相對(duì)較高的濕度，這個(gè)活材料不僅存活了下來，而且還得以復(fù)制。在研究人員把原來的磚劈成兩半，并添加額外的沙子、水凝膠和營養(yǎng)物質(zhì)后，藍(lán)藻細(xì)菌長成了兩塊全尺寸的磚，經(jīng)過3 代后，他們有了8 塊磚。

美國海軍研究實(shí)驗(yàn)室的微生物學(xué)家和材料專家Sarah Glaven說，利用自然過程制造建筑材料是“有趣的”，而且潛在的應(yīng)用是“迷人的”?！霸囅胍幌?，你能在沙子和明膠里種上細(xì)菌，在某個(gè)地方建一條臨時(shí)飛機(jī)跑道嗎?”

Srubar 希望工程生物材料也能幫助宇航員探索火星。盡管太空飛船不可能輕易攜帶所有的建筑材料，但宇航員可以攜帶細(xì)菌培養(yǎng)物，幫助他們將火星材料轉(zhuǎn)化成堅(jiān)硬的結(jié)構(gòu)。這可能比在沒有液態(tài)水和稀薄大氣的寒冷星球上嘗試種植樹木要容易得多。