Группа материаловедов и химиков из ETH Zürich разработала способ создания «живой» керамики, которая может обнаруживать небольшие количества формальдегида и улавливать углекислый газ из воздуха. В своем проекте, опубликованном в журнале Advanced Materials, группа разработала многоступенчатый процесс, позволяющий бактериям расти в керамическом материале.
Предыдущие исследования показали, что биопленкам, гидрогелям и полимерам можно придать свойства, подобные свойствам живых существ, посеяв в них микроорганизмы. Это привело к разработке материалов, которые можно использовать для доставки терапевтических средств или для разложения токсинов. В этой новой работе исследовательская группа сделала нечто подобное с керамическим материалом.
Работа включала в себя первую 3D-печать сложенных, керамических, спиральных структур, которые могли стоять сами по себе. Чтобы обеспечить добавление бактерий, структуры были напечатаны с ямками на их внешних поверхностях размером от 20 до 130 мкм. Целью меньших ямок было дать бактериям место для жизни внутри керамического материала . Более крупные ямки использовались как способ направления питательных веществ к бактериям.
Чтобы еще больше гарантировать, что бактерии смогут питаться в течение длительного периода времени, они установили структуры в неглубоких бассейнах с питательными растворами. По мере испарения воды в растворах питательные вещества поднимались в ямки, содержащие питательные вещества, посредством капиллярного действия. Затем бактериям давали возможность размножаться, заполняя поры, которые были для них предназначены. Тестирование показало, что они могли выживать без дополнительных питательных веществ до двух недель.
Исследовательская группа использовала различные типы бактерий для различных целей — например, с фотосинтетическими цианобактериями структура могла служить устройством для извлечения CO2, извлекая газ из воздуха. Они также попробовали Escherichia coli и обнаружили, что они сделали структуру детектором формальдегида.
Исследователи полагают, что их работа демонстрирует возможности использования пористой керамики в качестве перспективной платформы для проектирования и создания функциональных живых материалов.
