Will tomorrow's mineral materials be grown?
Will tomorrow's mineral materials be grown?
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DOI：
10.1111/1751-7915.14298
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发表时间：
2023-09
影响因子：
5.7
通讯作者：
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
生物矿化，即形成矿物质的能力，已经在多种细菌谱系中进化，以适应不同的环境条件和生物功能。微生物生物矿物通常显示出与非生物形成的对应物显著不同的原始特性（形态、组成、结构、与有机物的关联），共同定义了“矿物表型”。原则上，应该有可能利用微生物生物矿化过程来设计和生物制造用于一系列技术应用的先进矿物材料。在实践中，到目前为止很少这样做，而且只针对数量非常有限的生物矿物类型。这主要是由于我们对控制微生物生物矿化途径的潜在分子机制了解不足，阻碍了我们开发旨在改善不同应用的生物矿物性能的生物工程策略。另一个重要的挑战是将微生物生物矿化从实验室提升到工业生产的难度。解决这些挑战需要结合环境微生物学家和地质微生物学家的专业知识，他们一直在微生物-矿物相互作用研究的最前沿，与生物工程师和材料科学家一起工作。这种跨学科的努力可能在未来允许矿物生物制造业的出现，这是发展更可持续和循环的生物经济的关键工具。微生物生物矿物具有独特和原始的矿物学性质，使其成为一系列技术应用的有前途的材料。这些应用的未来发展将要求我们破译微生物“矿物表型”起源的遗传和生物分子机制。
Biomineralization, the capacity to form minerals, has evolved in a great diversity of bacterial lineages as an adaptation to different environmental conditions and biological functions. Microbial biominerals often display original properties (morphology, composition, structure, association with organics) that significantly differ from those of abiotically formed counterparts, altogether defining the ‘mineral phenotype’. In principle, it should be possible to take advantage of microbial biomineralization processes to design and biomanufacture advanced mineral materials for a range of technological applications. In practice, this has rarely been done so far and only for a very limited number of biomineral types. This is mainly due to our poor understanding of the underlying molecular mechanisms controlling microbial biomineralization pathways, preventing us from developing bioengineering strategies aiming at improving biomineral properties for different applications. Another important challenge is the difficulty to upscale microbial biomineralization from the lab to industrial production. Addressing these challenges will require combining expertise from environmental microbiologists and geomicrobiologists, who have historically been working at the forefront of research on microbe–mineral interactions, alongside bioengineers and material scientists. Such interdisciplinary efforts may in the future allow the emergence of a mineral biomanufacturing industry, a critical tool towards the development more sustainable and circular bioeconomies. Microbial biominerals possess specific and original mineralogical properties that make then promising materials for a range of technological applications. The future development of these applications will require us to decipher the genetic and biomolecular mechanism at the origin of the microbial “mineral phenotype”.
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影响因子：
56.9
作者：
Couradeau, Estelle;Benzerara, Karim;Lopez-Garcia, Purificacion
通讯作者：
Lopez-Garcia, Purificacion
影响因子：
11.4
作者：
Fairbrother, L.;Etschmann, B.;Reith, F.
通讯作者：
Reith, F.
影响因子：
64.8
作者：
Elhacham, Emily;Ben-Uri, Liad;Milo, Ron
通讯作者：
Milo, Ron
DOI：
10.1007/s00792-022-01261-4
发表时间：
2022-02-03
期刊：
Extremophiles : life under extreme conditions
影响因子：
--
作者：
Antranikian G;Streit WR
通讯作者：
Streit WR
DOI：
10.3390/biomimetics6030046
发表时间：
2021-07-12
期刊：
Biomimetics (Basel, Switzerland)
影响因子：
--
作者：
Ehrlich H;Bailey E;Wysokowski M;Jesionowski T
通讯作者：
Jesionowski T