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2025-07-20
IT之家 7 月 20 日消息，建筑物和桥梁中的混凝土是否能像皮肤伤口一样自我修复？这就是 Dr. Congrui Grace Jin 新研究背后的想法，其最近的研究探索了一种由微生物驱动的自我修复混凝土系统。
混凝土在我们日常生活中无处不在，但它会随着时间的推移和压力而开裂。这些裂缝，即使是微小的裂缝，也会让水和空气渗入其中，最终导致锈蚀并削弱隐藏在其中的钢筋。
多年来，科学家们一直尝试利用细菌自动修复这些裂缝，但大多数这些方法需要外部营养物质的供应来维持细菌的工作。Jin 指出这一主要障碍，他说：“微生物介导的自修复混凝土已进行了三十多年的广泛研究，但它仍然存在一个重要限制 —— 目前所有的自修复方法都不是完全自主的，因为它们需要外部营养物质的供应，以便修复剂能够持续生产修复材料。”
她的解决方案从自然界中汲取灵感，参考地衣的生物设计，地衣是由真菌和蓝细菌组成的简单生物，仅依靠空气、阳光和水就能生存。该团队设计了一种合成版本，使用固氮蓝细菌，它们从空气中吸收二氧化碳和氮，以及丝状真菌，它们有助于收集钙离子并制造碳酸钙（CaCO₃），这是一种可以填补混凝土裂缝的矿物。
团队测试了三种微生物配对：里氏木霉与不均等念珠藻，里氏木霉与点状念珠藻，以及里氏木霉与不均等念珠藻和点状念珠藻的组合。这三种组合在只有空气和光的实验室设置中生长良好 —— 没有添加营养物质。为了观察微生物的表现，团队使用了五种方法：通过光密度检查光吸收，测量生物量干重，使用亚甲蓝测定法检测代谢活性，在选择性培养基上接种真菌，以及进行藻蓝蛋白测试以检查蓝藻的健康状况。
结果表明，配对的微生物比单独生长时更健康、更高效。它们甚至能够在混凝土样本中形成 CaCO₃，显示出实际应用的潜力。这种方法的突出之处在于其能够在无需人工协助的情况下修复裂缝，这或许有一天能减少对昂贵的人工检查和维护的需求。
IT之家附论文链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2352492825006051
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