还有这种技术?宇航员可用尿液3D打印塑料部件

国际金属加工网 2018年05月17日

研究人员对酵母进行了生物工程改造,使其能够把人类代谢产物转化为有用的材料,以用于长途太空任务。

对太空旅行来说,想要大包小包的行李带上一大堆,那是不可能的,而长距离的太空旅行就更是如此(比如已经提上日程的载人火星任务)。飞船没有足够的空间来存放一大堆可能根本用不上的备件,而一些基本营养物质的保质期也撑不到旅程结束。现在,研究人员正借助微生物来解决这两个问题——对它们进行生物工程改造,使其能够利用人类代谢产物制造营养物质和3D打印材料。

美国宇航局(NASA)已经公布了登陆火星的路线图,介绍了他们打算如何开始克服这些阻碍。在此之前,人类最长时间的太空生活是在国际空间站(ISS)上实现的。空间站上的宇航员每隔一段时间就能收到货运飞船送来的补给,可是如果是在飞往火星的宇宙飞船上,宇航员则完全需要自给自足。这样一来,留给他们的选项就只有两个,要么带上他们所需的一切物资,要么在旅途中或到达时自己生产物资。

“如果宇航员要进行长达数年的太空旅行,我们就需要找到一种方法,让他们能够循环利用自己带在身边的所有东西。”这个新项目的首席研究员马克·布伦纳(Mark Blenner)说,“原子经济将变得非常重要,打造一个生物系统,让宇航员可以将它从休眠状态唤醒,并在有需要时制造他们需要的东西,这就是我们这个项目的动力。”

对于在太空按需制造部件,3D打印技术已经在证明它的宝贵价值。当然,原材料仍然需要占据空间,但至少这些材料可以被塑造成任何所需的东西,宇航员不再需要为每一种类型的螺丝和工具都准备一份备件,以防其中一个出现损坏。不过,3D打印所用的塑料储备也是有限的,在旅程进行到某个时刻时也需要进行补充。

布伦纳的团队发明了一种方法,可以利用名为解脂耶氏酵母(Yarrowia lipolytica)的酵母菌种,把人类代谢产物改造成有用的材料。这种微生物以氮和碳为食,研究人员发现,人类代谢产物可以提供这两种元素。未经处理的尿液中含有尿素,而尿素又含有氮;同时,碳则可以从宇航员呼出的二氧化碳中获得,或者最终可从火星大气中获得。

研究人员可以对酵母进行生物工程改造,使其能够生成不同的最终产品。比如一种菌种可以生成单体,把这些单体聚合在一起就能制备聚酯聚合物,这种材料然后能够被3D打印成新的部件。而另一种菌种可以生成欧米茄-3脂肪酸,这是一种保质期较短的基本营养物质。

目前,酵母还无法大批量生产这些材料,但研究人员正在努力提升产量。此外,他们还在对能够生成塑料的微生物进行调整,以使其产出不同类型的聚合物,从而用于不同的用途。


网友评论
雷尼绍

编辑推荐

相关主题