Biomineralization and Successive Regeneration of Engineered Living Building Materials

生物矿化 光合作用 微生物 仿生材料 湿度 脚手架 材料科学 化学 纳米技术 生物 植物 细菌 生物医学工程 天体生物学 物理 热力学 医学 遗传学
作者
Chelsea M. Heveran,S. Williams,Jishen Qiu,Juliana Artier,Mija H. Hubler,Sherri M. Cook,Jeffrey C. Cameron,Wil V. Srubar
出处
期刊:Matter [Elsevier BV]
卷期号:2 (2): 481-494 被引量:116
标识
DOI:10.1016/j.matt.2019.11.016
摘要

Summary

Living building materials (LBMs) were engineered that are capable of both biological and structural functions. LBMs were created by inoculating an inert structural sand-hydrogel scaffold with Synechococcus sp. PCC 7002, a photosynthetic cyanobacterium. The scaffold provided structural support for Synechococcus, which toughened the hydrogel matrix via calcium carbonate biomineralization. Temperature and humidity switches were utilized to regulate the metabolic activity of the microorganisms and achieve three successive regenerations of viable LBMs from one parent generation. Microbial viability in LBMs maintained in at least 50% relative humidity for 30 days was 9%–14%, which far exceeded literature values of microorganisms encapsulated in cementitious materials for similar timeframes (0.1%–0.4%). While structural function was maximized at ultradesiccated conditions, prolonged dehydration compromised microbial viability. Despite this tradeoff in biological-structural function, LBMs represent a platform technology that leverages biology to impart novel sensing, responsive, and regenerative multifunctionality to structural materials for the built environment.

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