Исследователи Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса (LLNL) успешно напечатали живые клетки, которые превращают глюкозу в этанол и газообразный диоксид углерода (CO2).

Микробы часто используются для превращения источников углерода в ценные химические вещества, которые применяются в пищевой промышленности, производстве биотоплива, переработке отходов и биоремедиации. По мнению исследователей, использование живых микроорганизмов вместо неорганических катализаторов имеет свои преимущества, среди который самовосстановление, низкая стоимость и специфичность.

Команда LLNL напечатала лиофилизированные живые биокаталитические дрожжевые клетки (Saccharomyces cerevisiae) в пористых трехмерных структурах. Уникальная инженерная геометрия позволила клеткам очень эффективно преобразовывать глюкозу в этанол и CO2, аналогично тому, как дрожжи сами по себе могут использоваться для приготовления пива. Благодаря новому биочернильному материалу напечатанные структуры являются самонесущими, с высоким разрешением, перестраиваемой плотностью ячеек, высокой каталитической активностью и долговременной жизнеспособностью.

«По сравнению с аналогами наше решение позволило добиться быстрого массопереноса, что привело к увеличению производства этанола в несколько раз», — сказал специалист по материалам LLNL Fang Qian. «Более того, наша система чернил может быть применена ко многим другим процессам для производства ценных продуктов или приложений биоремедиации».

«Этот подход обещает сделать производство этанола быстрее, дешевле, чище и эффективнее. Теперь мы расширяем концепцию, исследуя другие реакции, в том числе комбинирование микробов с более традиционными химическими реакторами для создания гибридных или тандемных систем, которые открывают новые возможности».

Исследование было опубликовано в журнале Nano Letters, статья «ACS Editors' Choice».