我们的物质天下彷佛离不开生物。我们用木头做成家具，用谷物酿成酒，用棉花纺织成衣服。那么看似没有生命的屋子呢？
现在，科罗拉多大学的研究职员已经开拓出了一种“活气勃勃”的新型混凝土。传统混凝土稠浊了水、沙土和水泥，这种技能一百多年来没有太大变革。而这种新型材料还包含两种新的身分：光合自养细菌和明胶。在有适当的材料供应的情形下，它可以“自行成长”，一块砖变两块，两块变四块，四块变八块……
虽然在短期内，这种新材料暂时还不能自行建造房屋，但或许很快它们就能被利用于建筑材料中，让受损的建筑组件有能力进行自我修复。
○ 图片来源：College of Engineering and Applied Science at Colorado University Boulder
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这种新型混凝土是近年兴起的工程生物质料领域（ELM）的最新研究之一。近年来，科学家考试测验将生物（常日是细菌）添加进材料中，使材料能够感知、互换，乃至对环境做出反应。目前，已经涌现了能够感知压力、杀去世危险细菌和感知光的工程生物质料，但以往那些材料大多是成长在支撑构造上的薄膜。
在这个项目中，研究小组利用沙子和水凝胶制作了一个支架，让细菌在个中成长。他们选择了一种光合自养的蓝细菌——聚球藻（Synechococcus）PCC 7002。水凝胶保留了水分和营养，使细菌能够增殖。当细菌成长时，碳酸钙会沉积，这种被称为矿化的过程类似于一些海洋生物制造贝壳的办法。在不低于50%的相对湿度的条件下保存30天后，材料中的微生物存活率达到了9%到14%，这个值远高于胶结材料中微生物在相同时长里的存活率。
这种材料须要完备干燥，来得到最大的构造承载能力和强度。干燥后，它们能像水泥基砂浆一样坚固。但与此同时，干燥会给细菌带来生存压力，并危及其生存能力。为了坚持构造功能，同时担保微生物的生存能力，最佳相对湿度和贮藏条件至关主要。通过调节湿度和温度，研究职员可以掌握细菌何时成长、材料何时处于休眠状态，来让新材料发挥构造功能。
○ 这种材料能被塑形身分歧形状。| 图片来源：College of Engineering and Applied Science at Colorado University Boulder
更令人惊叹的是，这种水凝胶砂砖不仅是活的，在适当的条件下，比如相对较高湿度的环境中，它还可以“繁殖”。
如果将砖块一分为二，再添加一些额外的沙子、水凝胶和营养物质，蓝细菌在6小时内可以长成两块完全的砖块。领导这项研究的材料科学家Wil Srubar和他的团队并没有一块一块地制造砖块，相反，他们证明了一个“母代”砖块在三代“繁殖“后，可以复制出多达八块的砖块。
Srubar教授表示，这种新材料就像是科幻小说里创造出的令人惊叹的东西，它拥有指数级制造的潜力，“这正是我们想创造的，一种‘活着’的材料”。
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混凝土是环球第二大花费材料，仅次于水。混凝土少不了水泥，而仅水泥的生产就贡献了环球约6%的二氧化碳排放，混凝土在固化时也会开释二氧化碳。Srubar和团队开拓的这种新材料或许能为当代建筑材料供应一种绿色的替代品。
○ 图片来源：Matter
Srubar认为，这项研究为全新的建筑材料奠定了根本，让建筑材料焕然一新。这些材料可以被设计成能够与环境相互浸染，并对其所在的环境做出反应。他和团队操持下一步探索这种新材料的诸多运用。他们希望能将具有不同功能的细菌引入到材料中，创造出具有更多生物功能的新材料，比如能够感测空气中毒素的建筑材料。
在严厉的环境中，这些材料的表现尤其出色，由于它利用太阳光来成长和复制，而成长所需的外源材料很少。Srubar认为这种材料或许有潜力被运用到资源有限的地方，比如沙漠，乃至是另一个星球，比如火星。他希望工程生物质料领域能够帮助宇航员开启火星的冒险，只管太空飞船无法轻易地携带所有建筑材料，但宇航员可以携带细菌培养物，这些细菌或容许以帮他们将其他星球上的一些东西转化为坚硬的构造，这乃至可能比在大气稀薄的缺水的星球上栽种树苗还更随意马虎。Srubar说：“我们也不会一起把一袋袋的水泥运到火星。我真的认为，一旦我们开启了这个旅程，我们会带上生物学。”
参考来源：
https://www.sciencemag.org/news/2020/01/frankenstein-material-can-self-heal-reproduce
https://www.smithsonianmag.com/smart-news/scientists-design-bacteria-based-living-concrete-180974002/
https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-01/cp-bas010920.php
https://www.cell.com/matter/fulltext/S2590-2385(19)30391-1
来源：事理
编辑：Dannis
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