近日，浙江大學(xué)食品科學(xué)與營養(yǎng)系研究人員在Cell子刊《Cell Reports Physical Science》發(fā)表了題為“Spore-embedded scaffolds for enhanced mass transport and programmable biomanufacturing"的研究性論文。在該論文中，研究人員利用上海騰拔Universal TA研究型質(zhì)構(gòu)儀用于測定支架的硬度和彈性。

本研究提出一種生物制造策略，將傳統(tǒng)發(fā)酵原理與3D打印技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)廢棄物的高值化利用。3D 打印真菌支架能夠?qū)崿F(xiàn)孢子精準(zhǔn)分布與微環(huán)境優(yōu)化，顯著提升物質(zhì)傳輸效率，并激活真菌的生長、繁殖及生物合成能力，使真菌生物量與類胡蘿卜素產(chǎn)量分別提高3.42 倍和3.27 倍。值得注意的是，本研究開發(fā)的基于豆渣的食品級生物墨水在支架構(gòu)建中發(fā)揮關(guān)鍵作用，其含有的多糖與纖維賦予支架分級多孔結(jié)構(gòu)，改善氧氣傳輸、保水性與養(yǎng)分緩釋效果，從而提升真菌相容性與生長性能。借助 3D 打印的結(jié)構(gòu)可編程性，該平臺可實(shí)現(xiàn)模塊化接種、結(jié)構(gòu)?環(huán)境耦合調(diào)控與連續(xù)化培養(yǎng)，并在凍融、液氮、紫外光等jiduan條件下表現(xiàn)出優(yōu)異的穩(wěn)定性。這種可定制、高穩(wěn)定性的系統(tǒng)在生物制造、未來食品和環(huán)境修復(fù)等領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用潛力。

圖形摘要

除粗糙脈孢菌（Neurospora crassa）外，多種真菌同樣可產(chǎn)生纖維素酶和漆酶，這為后續(xù)支架在環(huán)境修復(fù)中的應(yīng)用提供了重要參考。菌絲在支架內(nèi)的生長不僅提升了真菌生物量的代謝能力，還增強(qiáng)了支架的力學(xué)穩(wěn)定性。菌絲穿透生物墨水材料并形成交織網(wǎng)絡(luò)，提高了支架的拉伸強(qiáng)度、支撐性與回彈性（圖 E–G）。菌絲體與廢棄物材料的這種天然結(jié)合為制備低成本彈性材料提供了可能。將真菌菌株的產(chǎn)酶能力與支架的力學(xué)穩(wěn)定性相結(jié)合，我們推測這類支架在環(huán)境修復(fù)領(lǐng)域具有潛在應(yīng)用價值，尤其在土壤與水體修復(fù)方面。

(E)： 培養(yǎng)后的 B22S4 支架作為彈性材料的潛力：壓縮后可迅速回彈至原始形狀。比例尺：10 mm。(F) 和 (G)： 不同打印層數(shù)的 B22S4 支架在不同濕度條件下培養(yǎng)后的硬度（F）與彈性（G）（命名方式：層數(shù)?濕度?培養(yǎng)天數(shù)）。

參考文獻(xiàn)：Bijie Wang, et al.Spore-embedded scaffolds for enhanced mass transport and programmable biomanufacturing. Cell Reports Physical Science, 2026