塑联网据悉，位于美国洛杉矶市的南加州大学维特比工程学院的研究人员称，实验室在利用一种活跃的细菌来制造坚固、耐受和有弹性的工程材料方面，有很大的研究进展。该项研究发表在《高级材料》刊物上。

这种特殊的细菌是巴氏葡萄球菌，该菌种可以分泌叫脲酶的酶。这是一种革兰氏阳性球菌，直径1.0um左右，排列成葡萄状。葡萄球菌无鞭毛，不能运动。无芽胞，28-38℃均能生长，在琼脂平板上形成圆形凸起，边缘整齐，表面光滑，湿润，不透明的菌落。

当脲酶暴露在尿素和钙离子中时，会产生碳酸钙，这种矿物质化合物是骨骼或外壳、牙齿中的重要组成部分，自然结构十分稳固。

当需要维修时，甚至可以在这些材料中重新加入细菌。研究人员表示：“这些生物材料仍然具有自我生长的特性。当材料受损时，我们可以加入细菌使其重新生长。例如，如果我们将其应用于桥梁，可以在必要时修复受损材料。”

从自然环境中的生物上汲取工程学的灵感，对科学研究很有帮助。尽管细菌、真菌和病毒这些微生物有害、引起疾病，但许多事物都是一把双刃剑，有害可能也会有益。

其实，利用微生物进行生产加工，在生物应用上已经有着悠久的制备历史，比如说，利用酵母菌来发酵，或者酿酒。

酵母菌细胞内含有大量的酶，它们可以把淀粉分解为葡萄糖，还可以把葡萄糖转化为酒精并产生二氧化碳。

酿酒过程中，酵母菌可以使粮食发酵，产生酒精。

但是，利用微生物制造工程材料的研究在国内外都十分有限。

新生物材料将活细菌和合成材料结合在一起，所表现出的机械性能优于当前的任何天然或合成材料。

很大程度上，材料中的球粒结构是重中之重，多层矿物质相互之间以不同的角度排列，形成一种“扭曲”或螺旋形状。这种结构很难仅仅通过合成的方式制造，因此研究人员使用细菌来实现这一目标。

为了制造这种材料，研究人员3D打印出格子结构，其中为空方格，并使格子层以不同的角度铺设，从而形成螺旋形状。然后，将细菌引入该结构中。细菌天性喜欢附着在材料表面上，研究人员利用该特性让它们“抓住”材料。

接着，细菌会分泌脲酶，促使形成碳酸钙晶体。它们沿着表面生长，最终会填满网格结构中的小方格或空隙。

其实在此前，南加州大学和加州大学欧文分校联合研究的研究人员就已经利用聚合物3D打印出一个简单的晶格结构，再将该结构浸入一种利用微生物生长出碳酸钙的溶液中，附着在晶格上的细菌分泌的酶可以使尿素和钙离子反应生成碳酸钙，当晶格被填满后，实验室就成功制备了一种超硬材料，被称为“大自然的3D打印”！

这次的专项研究中，关键创新之处在于引导细菌生长碳酸钙矿物质，以获得与天然矿化复合材料相似的有序微结构。碳酸钙的材料结构甚至能够消耗子弹的能量，也可以应用在飞机和机器人材料方面。

测试显示，该材料的结构强度非常高，可应用于航空航天面板和车架等基础设施。另外，这种活性材料相对较轻，也为防弹衣或车辆装甲等防御应用提供新灵感！

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