创新的3D打印生物载体来自酸材料.

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 化学工程是化学工程的重要组成部分.
• 生物技术是生物技术.

背景情况:

• 生物载体对于在生物反应器中固定和生长微生物至关重要,增强生物过程.
• 生物载体的表面特性显著影响生物膜的发展和微生物殖民.
• 基酸盐化物和无机结合剂正在探索如何创建先进的生物载体支架.

研究的目的:

• 作为3D打印的生物载体材料,研究与无机结合剂 (本托尼特,蒙特莫里里尼特,化纳米管) 结合的酸焦化物 (13X,ZSM-5) .
• 描述这些新型生物载体的机械,形态和结构性质.
• 评估这些3D打印生物载体在改善生物过程中的潜力.

主要方法:

• 采用3D打印技术,从焦岩和粘合剂糊中制造生物载体单体,然后进行热处理.
• 进行了机械分析,包括密度,压缩和纳米沉积测试.
• 使用吸附 (LN2),扫描电子显微镜 (SEM) 和X射线衍射 (XRD) 进行了形态和结构特征.
• 采用有限元分析 (FEA) 来模拟压缩下的材料行为.

主要成果:

• 这种13X/halloysite纳米管生物载体具有很高的特定表面积 (711 m2/g) 和中孔结构.
• 这种组合也显示了最低的散装密度之一 (1.67 g/cm3) 和最高的弹性模量.
• 基于13X热的生物载体表现出卓越的机械稳定性和适合微生物殖民的形态特征.

结论:

• 与粘土和纳米管相结合的基酸焦化物产生了3D打印的生物载体,具有可调节的特性,用于增强生物应用.
• 13X/halloysite纳米管配方呈现了最有前途的特性,用于有效的生物载体性能.
• 这些先进的生物载体有可能显著改善微生物固定和生物反应器中的生物过程效率.