Ученые Калифорнийского университета в Сан-Диего разработали новый тип «живого» материала, который сделан из одноклеточных водорослей и способен решить проблему загрязнения воды. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.
Материал представляет собой распечатанную на 3D-принтере структуру, изготовленную из полимера, извлеченного из морских водорослей, и генетически-модифицированных бактерий, которые продуцируют фермент для расщепления различных органических загрязнителей на безвредные молекулы. Эти бактерии также запрограммированы на самоуничтожение в присутствии молекулы теофиллина, который содержится в чае и шоколаде.
Сначала была водорослевый полимер альгинат был гидрирован для получения геля, который затем смешивали с фотосинтезирующими цианобактериями. Смесь затем использовалась как чернила для 3D-принтера, который использовали для создания структур с различной геометрией. Оказалось, что сетчатая структура была оптимальная для того, чтобы бактерии долгое время оставались живыми. Выбранная форма обладала высоким соотношением площади к объему, благодаря чему большая часть бактерий оказывалась достаточно близко к поверхности, чтобы получать питательные вещества, свет и воздух.
Чтобы доказать жизнеспособность концепции, ученые провели эксперимент, создав трансгенные цианобактерии, которые вырабатывают фермент лакказу. Эта молекула относится к оксидазам, окисляя и разрушая органические вещества, включая бисферол А, антибиотики и другие медицинские препараты, а также красители, например кармин, используемый в текстильной промышленности.