제한되지 않은 압축 테스트를 위해 맞춤형 3D 프린팅 금형을 사용한 Sporosarcina pasteurii 바이오시멘트 벽돌의 생산 및 분석

이 연구는 바이오시멘트 벽돌을 생산하기 위해 S.pasteurii를 사용하여 미생물 유도 방해석 침전을 조사합니다. 바이오시멘트 생산 및 강도 테스트를 최적화하는 데 있어 3D 프린팅 금형의 효능을 탐구합니다. 현재 이 실험은 시작부터 완료까지 약 5일이 걸리기 때문에 상당한 시간이 필요하며, 한 번 시작하면 실험을 일시 중지할 이상적인 시간이 없습니다.

당사의 프로토콜은 MICP 처리를 통한 흐름을 위해 재사용 가능한 3D 프린팅 금형을 사용하여 제한되지 않은 압축 테스트를 위한 표준화된 원통형 벽돌을 가능하게 하는 동시에 여러 변수 및 복제에 대한 편리한 병렬 테스트를 가능하게 합니다. 먼저 150ml의 BHI 요소 배지를 필터 멸균하고 250ml 플라스크를 고압증기멸균합니다. 250ml의 시멘트 용액을 준비합니다.

배양 튜브에 1.6ml의 BHI 요소 배지를 추가하고 day zero streak 플레이트에서 하나의 콜로니를 배지에 접종합니다. 하룻밤 동안 섭씨 30도에서 분당 150회전으로 셰이커에서 스타터 배양을 성장시킵니다. 다음날, 종균 배양액의 성장을 검사하면 탁도가 높아진 것으로 확인됩니다.

이제 250ml 오토클레이브 플라스크에 40ml의 BHI 요소 배지를 추가합니다. 1.6ml의 스타터 배양액을 플라스크에 붓고 섭씨 30도의 셰이커에서 7시간 동안 배양합니다. 배양 후 플라스크에 40ml의 BHI 요소 배지를 추가로 첨가하고 플라스크를 섭씨 20도의 셰이커에 하룻밤 동안 또는 16시간 동안 놓습니다.

이제 하룻밤 배양 플라스크에 40ml의 BHI 요소 배지를 추가로 추가하고 섭씨 20도에서 Sporosarcina pasteurii를 계속 배양합니다. 금형의 적절한 공간에 고무 개스킷을 놓습니다. 금형의 두 반쪽을 연결하여 개스킷이 밀봉되고 모든 자석이 연결되어 있는지 확인합니다.

원통형 벽돌 주형의 바닥에 미세한 철망 원을 추가하여 모래가 구멍을 통해 떨어지는 것을 방지합니다. 이제 내부 라인까지 모래나 다른 재료로 금형을 채우고 단단히 밟습니다. 그런 다음 모래 위에 또 다른 원의 철망을 놓아 전체 표면을 덮고 다시 탬핑합니다.

이제 곰팡이를 폐기물 용기 위에 놓아 흐름을 잡으십시오. 모래 위에 배양물 40ml를 붓고 45분 동안 담근다. 그런 다음 모래 위에 80ml의 시멘트 용액을 붓습니다.

30분 후 모래 위에 배양물 40ml를 붓고 30분 더 기다립니다. 다시 모래 위에 80ml의 합착 용액을 붓고 30분 후에 40ml의 배양액을 붓습니다. 30 분 배양 후 모래 위에 80 밀리리터의 시멘트 용액을 붓고 최소 48 시간 동안 또는 모래가 마를 때까지 벽돌을 방해하지 마십시오.

5일차에 금형을 반으로 나누고 자석의 압력을 해제하여 금형에서 벽돌을 제거합니다. 그런 다음 벽돌을 종이 타월 위에 올려 놓고 압축 테스트를 수행하기 전에 3주 동안 계속 건조시킵니다. 압축 시험의 경우 비제한 압축 시험기의 하단 적재판에 벽돌을 놓고 벽돌 위에 평평한 적재판을 놓습니다.

압축 시험기를 사용하여 벽돌에 약 1파운드의 압력을 가한 다음 디지털 판독값을 사용하여 압력 측정을 재설정합니다. 마지막으로, 벽돌이 구조적 고장에 도달할 때까지 기계 사양에 따라 지속적으로 증가하는 하중을 가합니다. 각 브릭에 대한 최대 하중을 기록합니다.

3D 프린팅된 금형은 벽돌의 모양을 성공적으로 유지하여 3주간의 건조 후 취급 시 재료 손실을 최소화하면서 단단해 보이는 벽돌을 생산했습니다. 만졌을 때 부서지거나 심각한 재료 손실이 보이는 벽돌은 배지 또는 배양 준비에 오류가 있음을 나타냅니다. 굵고 미세한 모래 기질을 테스트하기 위해 주형을 사용하여 각 유형에 대해 4개의 벽돌을 생산했습니다.

굵은 모래 벽돌의 평균 최대 하중은 제곱인치당 95.125파운드인 반면 고운 모래 벽돌은 제곱인치당 49.625파운드의 평균 최대 하중을 견뎌냈습니다. 필요에 따라 금형을 3D 프린팅할 수 있는 기능을 통해 동시 가변 테스트가 가능하여 실험적 변동을 줄일 수 있었습니다.