一项创新研究突破了自修复混凝土的技术瓶颈，提出了一种完全自主的微生物驱动修复系统。该系统模仿地衣的生存方式，利用固氮蓝藻和丝状真菌，仅依靠空气、阳光和水就能在混凝土裂缝中生成碳酸钙，实现填充和修复。研究测试了三种不同的微生物组合，均在无外部营养的实验室环境中表现出良好的生长和修复能力。与单独培养相比，微生物配对显示出更高的健康度和效率，并成功在混凝土中形成修复矿物。这项技术有望减少昂贵的维护成本，同时研究团队也在探索公众接受度和伦理法律问题。

💡 **自主微生物修复系统：** 该研究的核心在于开发一种完全自主的微生物驱动自修复混凝土系统，克服了现有技术需要外部营养物质的限制。这是对传统自修复混凝土技术的一大突破，使其在实际应用中更具可行性。

🌿 **仿生地衣设计：** 研究借鉴了地衣共生关系，将固氮蓝藻（吸收二氧化碳和氮气）与丝状真菌（收集钙离子并生成碳酸钙）结合，创造出能够仅依靠空气、阳光和水在混凝土裂缝中填充矿物（CaCO₃）的合成微生物系统。

🔬 **多组合与评估：** 研究人员测试了三种不同的微生物组合（里氏木霉与鱼腥藻，里氏木霉与点状念珠藻，以及三者混合），并采用光密度法、生物质干重法、刃青法、选择性培养基真菌接种法和藻蓝蛋白测试等多种方法评估其生长和代谢活性。结果显示，微生物配对比单独培养更健康、更高效。

💰 **潜在应用与挑战：** 这种无需人工协助即可修复裂缝的技术，预示着未来能大幅降低建筑（特别是桥梁和高速公路）的维护成本和风险。同时，研究也关注公众对“活体”生物在建筑中使用接受度以及相关的伦理法律问题，并已获得DARPA资助。

🤝 **跨学科合作：** 该研究是生物学与工程学交叉融合的典范，由Congrui Grace Jin博士领导，并与德克萨斯农工大学的社会科学家合作，共同解决实际工程问题，并考虑社会接受度，体现了科研的全面性。

混凝土在我们的日常生活中随处可见——从建筑物到道路——但它会随着时间和压力的增加而开裂。这些裂缝，即使是微小的裂缝，也会让水和空气进入，最终导致生锈，削弱隐藏在其中的钢筋。修复这些裂缝既危险又昂贵，尤其是在桥梁和高速公路上。

多年来，科学家们一直尝试利用细菌自动修复这些裂缝。但大多数方法都需要外部营养物质来维持细菌的正常功能。

这正是Congrui Grace Jin博士新研究的理念，她最近的研究探索了一种由微生物驱动的自修复混凝土系统。

Jin指出了这一主要障碍，她说道：“微生物介导的自修复混凝土已经得到了三十多年的广泛研究，但它仍然存在一个重要的局限性——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来维持修复剂持续产生修复材料。”

她的解决方案借鉴了自然界的灵感，通过重塑地衣来实现。地衣是由真菌和蓝藻组成的简单生物，仅靠空气、阳光和水生存。金的团队设计了一个合成版本，利用固氮蓝藻（从空气中吸收二氧化碳和氮气）和丝状真菌（帮助收集钙离子并生成碳酸钙（CaCO₃）——一种可以填充混凝土裂缝的矿物）。

他们测试了三种微生物组合：里氏木霉 (Trichoderma reesei) 与鱼腥藻 (Anabaena inaequalis)、里氏木霉与点状念珠藻 (Nostoc punctiforme)，以及三种混用。这三种组合在仅有空气和光照（未添加任何营养物质）的实验室环境中均生长良好。为了了解微生物的表现，该团队使用了五种方法：光密度法（用于检查光吸收）、生物质干重法、刃天青法（指示剂，用于检测代谢活性）、选择性培养基真菌接种法以及藻蓝蛋白测试（用于检查藻类的健康状况）。

结果表明，配对的微生物比单独培养更健康、更高效。它们甚至能够在混凝土样品中形成碳酸钙 (CaCO₃)，这预示着其在实际应用中的潜力。这种方法的突出之处在于它能够在无需人工协助的情况下修复裂缝，未来有望减少昂贵的人工检查和维护需求。

Jin博士还与德克萨斯农工大学的社会科学家合作，了解公众对在建筑中使用“活体”生物的感受，并探讨其中涉及的伦理和法律问题。这项研究由美国国防部高级研究计划局（DARPA）的青年教师奖励项目资助，将生物学和工程学结合起来，以解决影响数百万人的实际问题。