NSSA資助新項(xiàng)目:在太空中利用尿液和酵母提取3D打印原料

dy1993   2017-08-23 10:23:47

“對(duì)人類來說,太空中可利用的資源是非常有限的。若想進(jìn)行長(zhǎng)達(dá)幾年的天空旅行,必須找到一種方法來回收利用宇航員所帶去的東西,”美國(guó)克萊姆森大學(xué)化學(xué)與生物分子工程助理教授Mark A. Blenner說。為此,Blenner研究小組正在研究解脂耶氏酵母(Yarrowia lipolytica)的潛在用途,這種酵母以尿液中的尿素為生。這項(xiàng)研究獲得了NSSA的太空技術(shù)研究資助項(xiàng)目的資助。

通過一些基因工程,該研究小組已經(jīng)證明可以用解脂耶氏酵母來生產(chǎn)氫和碳——基于聚酯的3D打印線材的原子成分。

生存環(huán)境惡劣是太空探索首先要面對(duì)的一個(gè)難題。2009年,國(guó)際空間站(ISS)解決了其中的部分挑戰(zhàn),開發(fā)了一個(gè)系統(tǒng),可以用碘將宇航員的尿液轉(zhuǎn)化為水。2015年,為了減少負(fù)載,ISS引入了增材制造設(shè)施(AMF)。

AMF的制造商是加州的Made in Space,這款3D打印機(jī)可以用高級(jí)PEEK塑料3D打印工具和備件。最終,航空工程師將能用AMF等系統(tǒng)提高生產(chǎn)力,生產(chǎn)更大的部件。

然而,3D打印機(jī)需要材料。雖然宇航員可以就地取材,如利用月球或火星表面上的粉狀巖石,但這種方法仍可能需要使用采礦設(shè)備。相比之下,回收利用飛船上的已有之物效率更高。對(duì)解脂耶氏酵母的研究有可能提供一種新的回收利用方法。

在ISS上,宇航員可以用尿液凈化工藝提取尿素,然后用這些尿素培養(yǎng)解脂耶氏酵母。為了制造塑料,解脂耶氏酵母的基因組需要被編輯。在Blenner的項(xiàng)目中,這正是需要研究的地方。當(dāng)解脂耶氏酵母以基因編輯的方式被改變后,它們可以產(chǎn)生聚酯顆粒,而不是作為其營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的碳分子。

現(xiàn)在的挑戰(zhàn)是大規(guī)模地從解脂耶氏酵母的營(yíng)養(yǎng)儲(chǔ)存中提取分子,然后將提取物變成墨水或線材。另外一種可能是,直接使用基因編程后的酵母,將其作為3D打印機(jī)原料。

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