一个化学工程师团队已经开发出一种新方法，可以按需生产药物和化学品，并使用嵌入水基凝胶(称为水凝胶)中的便携式“生物工厂”来保存它们。这种方法可以帮助偏远村庄或军事任务中的人们，那里没有药房，医生办公室，甚至没有基本的冷藏设备，这使得人们难以获得关键药物，日常使用的化学药品和其他小分子化合物。

在奥斯汀卡克雷尔工程学院的德克萨斯大学教授哈尔·阿尔珀(Hal Alper)的带领下，与化学家阿尔沙金·纳尔逊(Alshakim Nelson)及其华盛顿大学的研究小组合作，这种首创的系统有效地嵌入了微生物生物因子-细胞经过生物工程处理以过度生产产品-进入水凝胶的固体支持物中，从而实现了便携性和优化的生产。这是第一个基于水凝胶的系统，可以组织单个微生物和联合体，以实现即时生产高价值化学原料，用于燃料生产和制药等过程。产品可以在几个小时到几天之内生产。

该团队在2月4日的《自然通讯》中描述了他们的新方法。

Alper说：“我们利用水凝胶对发酵采取了完全不同的角度，” Alper的研究专长是生物技术和细胞工程。“我们使用的许多化学药品，燃料，营养保健品和药物都依靠传统的发酵技术。我们的技术解决了合成生物学和生物加工领域的一个强大局限性，即为按需和重复使用提供手段的能力从单一培养和联合培养中生产化学药品和抗生素。”

作为一种交联聚合物，用于本工作的水凝胶可以进行3D打印或手动挤出。凝胶材料以及内部的细胞可以像液体一样流动，然后在暴露于紫外线下硬化。从分子上讲，所得的聚合物网络足够大，足以让分子和蛋白质通过它移动，但空间太小，无法让细胞泄漏出去。

该团队还发现，通过冻干或冻干水凝胶系统，它可以有效地保持生物工厂的发酵能力，直到将来需要时为止。冷冻干燥的结果有点像古老的木乃伊，干riv但保存完好。为了使水凝胶恢复活力并能够生产化学药品或药物，只需添加水，糖和/或其他一些基本营养素，然后细胞就会像保存过程之前一样有效地转化为产品。

该平台支持的新颖方面之一是能够以优于传统的大型生物反应器的方式将多种不同的生物(称为联合体)组合在一起。特别是，该系统支持即插即用的方法来组合和优化化学品生产。例如，如果一组酶在细菌大肠杆菌中效果最好，而另一组酶在酿酒酵母中效果最好，则这两种生物可以协同工作，以更有效地直接进入产品。研究小组测试了这两种生物。