【2025年05月06日訊】（記者吳瑞昌綜合報導）由真菌和細菌建造的房子，或許聽起來像是科幻小說的東西。不過，這次美國科學家利用這些微生物，做出擁有自我礦化與修復能力的建築材料，不僅有望代替部分混凝土，還有望讓微生物幫大家蓋房子成為現實。
先前科學家利用一些微生物的特性誘導它實現碳酸鈣沉澱（MICP），變成具有潛力的工程生物材料（Engineered Living Materials，ELM），用於建造或修復簡單承重結構。儘管部分ELM材料成功走進商業市場，但市場上的接受度並不高。
原因是ELM材料存活期短，還需特定儲存條件才能延長其壽命等問題。另外，該種材料現階段還難以修復複雜的內部建築結構，這些問題都限制了它的潛在用途和效益。
這次，美國蒙大拿州立大學（Montana State University）實驗團隊利用巴氏孢子八疊球菌（Sporosarcina pasteurii）和粗糙脈孢菌（Neurospora crassa）培育出密集的海綿狀菌絲體作為生物材料框架，創造出一種活的、可自我修復的建築材料。該研究成果於4月16日發表在《Cell Press》期刊雜誌上。
他們選用的巴氏孢子八疊球菌，是一種土壤常見的嗜鹼菌，對於環境影響小，無致病性，只需攝取營養物質和鈣離子就能進行礦化反應。粗糙脈孢菌（又稱粉色麵包黴菌）同樣無致病性，菌絲生長快，子囊孢子耐熱，並具尿素分解誘導的MICP能力。
研究人員將能夠產生碳酸鈣（可從珊瑚、蛋殼和石灰石中發現）的巴氏孢子八疊球菌，引入由粗糙脈孢菌生長的真菌菌絲體框架中，巴氏孢子八疊球菌在裡面繼續進行生物礦化作業，將原本柔韌的菌絲體逐漸硬化成堅硬的結構，且硬度會大幅度提升。（菌絲體框架可以自我礦化、菌絲體框架被尿素分解細菌有效生物礦化）
另外，他們發現自主研發的工程生物材料能夠在乾燥、溫度23°C到30°C的環境下，依然能保持超過4週的生物活性，要長於其它類型的工程生物材料，這有助於做成良好的工程生物材料。
研究人員使用配備能量色散光譜的掃描電子顯微鏡（SEM-EDS）觀察菌絲體框架礦化後的樣子。結果顯示，巴氏孢子八疊球菌在代謝尿素（細菌的食物）後會產生碳酸鈣，而這些礦物結晶會逐漸融入菌絲體裡面，使得整個菌絲框架的密度和穩定性得到近一步強化。
該團隊為了驗證這種生物礦化ELM材料，是否能進入實用階段，將其放置含有複雜孔洞的模具中。結果顯示，這些生物礦化框架以同心圓環的方式生長，最後填滿模具的內部空隙，展現該材料生物優異的修復能力。
他們還表示，雖已證實真菌菌絲體作為生物礦化ELM的潛力，但仍需解決兩種微生物無法共同培養，以及材料機械性能需優化的問題。未來將持續研究改善這些問題，推動該材料的大規模生產，以替代部分高耗能建築材料，降低環境污染。
該實驗的主要作者之一、蒙大拿州立大學助理教授、通訊作者切爾西·赫弗蘭（Chelsea Heveran）則表示，「此前生物礦化材料的強度不足以全面替代混凝土。不過，我們和其他人正在努力改善它們的性能，以擴大未來的應用範圍。」
赫弗蘭還表示，「我們了解到真菌框架，對於控制材料的內部結構非常有用。現在我們已成功創造出類似皮質骨（同心圓）的內部幾何結構，未來有望開發更多的幾何結構，用於優化其它材料的內部結構。」
