Advanced Materials | 细菌纤维素复合材料大批量生产的人工共生

将生产纤维素的细菌与微藻共培养，使得在静态培养下大量生成细菌纤维素，培养基中存在光合作用活性氧气生成位点。该共生平台支持由血管形状决定几何形状的三维纤维素结构。这为生产纤维增强生物材料提供了一种通用方法，其应用广泛，例如工程化活体材料、光生物反应器和组织工程。

该研究以题为“Artificial Symbiosis for Bulk Production of Bacterial Cellulose Composites”发表在Advanced Materials上。

细菌（K. hansenii）和微藻（C. reinhardtii）共培养生成bc基生物复合材料。(a)示意图说明(i)细菌单一培养，（ii）微藻单一培养，以及在没有纤维素纳米晶体（cnc）的情况下细菌-微藻共培养，其中细菌纤维素（BC）的生产在静态条件下仅限于气液界面和微藻沉积物。(b) BC基生物复合材料的制造策略示意图：在cnc存在的情况下，共培养物的静态孵育使BC在整个培养容器中分布氧化和体积生长。(c)只需在相应几何形状的容器中培养共培养物，即可获得不同形状的bc基生物复合材料：(i)在垂直定向的T75培养瓶中生产厚体生物复合材料；（ii）在含有共培养悬浮液的透气性硅胶管内形成的长丝状生物复合材料；（iii）在水平放置的T175培养瓶中形成二维薄片；（iv）在50ml锥形管内形成的锥形生物复合材料。（比例尺= 1厘米）。(d) BC基生物复合材料横截面的代表性光学显微镜图像，代表了微藻细胞在BC层状结构中的成功结合。

细菌纤维素纳米晶（b - cnc）对微藻溶液稳定性的影响(a)静孵育1天后微藻悬浮在烧瓶底部，未添加b - cnc，而添加b - cnc可防止微藻沉降（比鳞= 2 cm）。(b)含有0.03 w/v% b - cnc的微藻悬浮液的全息层析图像的z叠加。红色箭头表示微藻细胞在各自的帧中聚焦，标记为1、2、3和4，它们的聚焦位置显示在z堆栈内的不同高度：细胞1在z= - 5µm，细胞2在z= 0µm，细胞3和4在z= +5µm。每个微藻细胞周围可见成群的cnc（比尺= 20µm）。(c)在培养4天后，含和不含0.03 w/v% B-CNCs的微藻悬浮液在10 rad/s下振荡幅度从0.1%扫至100%。通过剪切速率为0.01 ~ 100 /s的稳态流动实验，对微藻悬浮液的粘性行为进行了评价。(d)含有0和0.03 w/v% b - cnc的悬浮液粘度随剪切速率的变化曲线。

参考文献：

DOI: 10.1002/adma.202514125