これらの 3D プリント生体触媒繊維は二酸化炭素をスクラブします

今日の「What If?」のエピソードについて — アポロ 13 号の宇宙飛行士が 3D プリンターを持っていたらどうなるでしょうか? まあ、一つには、少なくともこの 3D プリント酵素 CO2 フィルターについて知っていれば、水酸化リチウム フィルターを陪審員が装備するためにダクトテープや手順リストのカバーを貼り付ける作業をすべて避けることができたかもしれません。 そしてタイムトラベル…おそらく彼らもそれを必要としていたでしょう。

少し無理が​​ありますが、環境に優しい CO2 スクラビングは、ノースカロライナ州立大学繊維工学部の [Jialong Shen] らがここで開発したものの少なくとも 1 つのユースケースです。 このショーの主役は 3D プリンティングではありません。ただし、生体適合性のあるエアロゲルを噴出し、その場で UV 光で架橋するのは非常にクールです。 むしろ、CO2 除去繊維の開発の鍵となるのは、酸塩基の恒常性維持の中心となる遍在酵素である炭酸脱水酵素 (CA) です。 CA は、活性部位で亜鉛イオンを配位し、二酸化炭素への水の付加を効率的に触媒して重炭酸イオンと水素イオンを生成する、きちんとした小さな酵素です。 単一の CA 分子は、1 秒あたり最大 100 万個の CO2 分子の変換を触媒できるため、CO2 フィルターとして非常に魅力的です。

現在の研究では、ポリ(エチレングリコール)ジアクリレート/ポリ(エチレンオキシド)(PEG-DA/EO)のエアロゲルを使用してCA分子を捕捉し、ポリマーマトリックス内の所定の位置に保持して変性から保護しながらも、気体状の CO2 へのアクセス。 結合していないポリマーを光開始剤および炭酸脱水酵素の溶液と混合し、シリンジポンプを備えた細いノズルを通して押し出しました。 得られた糸に 280 ～ 450 nm の UV 光を照射すると、糸が即座に硬化します。 糸は後で製織するためにモノフィラメントとして巻き取られるか、2D グリッドに直接印刷されます。

このフィラメントは CO2 の捕捉に非常に優れていることが判明し、フィラメント上を通過する混合物からガスの 24% を除去することに成功しました。 さらに、閉じ込められた酵素は非常に安定しているようで、さまざまな溶媒での洗浄や、ねじったり曲げたりといった物理的な破壊にも耐えられます。 これは触媒繊維におけるエキサイティングな開発であり、その明白な環境用途に加えて、このようなものによって、安価な工業規模のバイオリアクターの構築と運転が容易になる可能性があります。

写真提供者: [Sen Zhang] と [Jialong Shen]、ノースカロライナ州。 [レイチェル・ボイド]、スペクトラムニュース1

[Phys.org経由]