微生物结合3D打印技术，可帮助人类在月球和火星上建立移民地

近日，据齐乐了解，加州大学欧文分校的研究人员通过研究智利阿塔卡马沙漠蓝藻从岩石中吸收营养物质的生化过程，揭示了人类可以通过3D打印和微生物技术在月球和火星上定居的新方法。

△微生物在地球上起着至关重要的作用

UCI材料科学与工程系和约翰霍普金斯大学生物系的研究人员，使用高分辨率电子显微镜和先进的光谱成像技术，精确了解微生物是如何改变天然矿物和合成纳米陶瓷的。

科学家观察到，蓝藻细菌会产生生物膜，溶解石膏岩中的磁性氧化铁颗粒，随后将磁铁矿转化为氧化赤铁矿示意图

据科学家称，一个关键因素是蓝藻产生生物膜，溶解石膏岩中的磁性氧化铁颗粒，随后将磁铁矿转化为氧化赤铁矿。

该团队已将最新研究成果发表在Materials Today Bio杂志上，可以为新的仿生采矿方法提供一个新的思路。作者还表示，他们认为这些结果是朝着在大规模3D打印中使用微生物迈出的一步，未来该技术可用于恶劣环境（如月球和火星）的土木工程。

该研究的通讯作者UCI材料教授David Kisailus说：“通过一个进化了数百万年的生物过程，这些微小的矿工挖掘岩石，提取对生理功能至关重要的矿物质，如光合作用，使他们得以生存。人类是否可以使用类似的生化方法来获取我们认为有价值的矿物质?这个项目将引领我们走上这条道路。”

该研究的合著者Jocelyne DiRuggiero说：“阿塔卡马沙漠是地球上最干燥、最荒凉的地方之一，但约翰霍普金斯大学团队在那里收集的石膏样本中发现的蓝藻细菌Chroococccidiopsis已经发展出惊人的适应能力，可以在岩石栖息地生存。”

她补充道，其中一些特性包括产生吸收远红外光子的叶绿素，以及从周围矿物质中提取水和铁的能力，里面所含的矿物质都发生了变化。

DiRuggiero说：“蓝藻细胞通过产生丰富的细胞外聚合物促进磁铁矿溶解和铁溶解，导致磁铁矿溶解和氧化成赤铁矿。在磁铁矿纳米颗粒存在的情况下，铁载体（由细菌和真菌产生的结合铁的化合物）的产生得到增强，这表明蓝色细菌利用它们从磁铁矿中获取铁。”

Kisailus说：“当我们开采矿物时，我们需要对矿石进行塞选，对这些矿石的提取同样具有挑战性。然后，我们经常需要对这些矿石进行极端加工，以将它们转化为有价值的东西。因此，这种做法可能会付出金钱和环境代价。”

△研究人员表示，该技术可以采用生化方法来获取我们认为有价值的矿物质

Kisailus说，他现在正在考虑一种生化方法，使用铁载体、酶和其它分泌物的天然或合成类似物来处理矿物质，而不是采用大型破碎机。他说还有一种方法可以让微生物利用类似的生化能力，在不太方便的地方按需生产工程材料。

Kisailus说：“我称之为‘月球形成’而不是地球化。如果你想在月球上建造一些东西，我们可以采用3D打印技术制造介质，然后让微生物将其重新配置成有价值的东西，而不是让人们去做制作。这是我的仿生学和纳米结构材料实验室的研究主题。既然大自然已经在数亿年内完善了轮子，为什么还要重新发明轮子呢？”