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。