劍橋大學和加州大學圣地亞哥分校的研究人員擁有3D打印的珊瑚啟發(fā)的結(jié)構(gòu)，可以生長密集的微型藻類種群。他們的研究成果發(fā)表在《自然通訊》雜志上，為新的生物靈感材料及其在珊瑚保護中的應(yīng)用打開了大門。
在海洋中，珊瑚和藻類有著復雜的共生關(guān)系。珊瑚為藻類提供宿主，藻類通過光合作用為珊瑚生產(chǎn)糖。這種關(guān)系是地球上最多樣和最具生產(chǎn)力的生態(tài)系統(tǒng)之一，即珊瑚礁。
劍橋大學化學系瑪麗居里研究員的第一作者丹尼爾旺普拉索爾特博士說：“珊瑚在收集和利用光方面非常有效?！薄霸谖覀兊膶嶒炇抑校覀冋趯ふ覐淖匀唤鐝椭坪湍７逻@些策略的方法，以用于商業(yè)應(yīng)用。”
Wangpraseurt和他的同事3D打印了珊瑚結(jié)構(gòu)，并將其用作藻類生長的孵化器。他們測試了各種類型的微藻，發(fā)現(xiàn)它們的生長速度比標準液體生長培養(yǎng)基高100倍。
為了創(chuàng)造天然珊瑚的復雜結(jié)構(gòu)，研究人員使用了最初為人工肝細胞生物打印而開發(fā)的快速3D生物打印技術(shù)。
像天然珊瑚一樣，這種受珊瑚啟發(fā)的結(jié)構(gòu)在重新分配光線方面非常有效。只有生物相容的材料被用來制作3D打印的仿生珊瑚。
“我們開發(fā)了一種人造珊瑚組織和骨骼，它將聚合物凝膠和水凝膠與纖維素納米材料混合在一起，模仿活珊瑚的光學特性，”領(lǐng)導這項研究的西爾維亞維格諾里尼博士說?！袄w維素是一種豐富的生物聚合物；它在散射光方面非常出色，我們利用它來優(yōu)化向光合藻類的光傳輸?！?
該團隊使用類似于超聲波的光學模擬技術(shù)(稱為光學相干斷層掃描)掃描活珊瑚，并將該模型用于其3D打印設(shè)計。定制的3D生物打印機使用光在幾秒鐘內(nèi)打印出珊瑚的微觀結(jié)構(gòu)。印花珊瑚復制了天然珊瑚的結(jié)構(gòu)和光照特性，為生活微藻創(chuàng)造了人工宿主微環(huán)境。
Wangpraseurt說：“通過復制宿主微生境，我們還可以使用3D生物打印珊瑚作為珊瑚-藻類共生的模型系統(tǒng)，這是理解珊瑚礁衰退期間共生崩潰所迫切需要的?！薄拔覀兊男录夹g(shù)有許多不同的應(yīng)用。我們最近成立了一家名為mantaz的公司，該公司利用珊瑚激發(fā)的光捕獲方法在發(fā)展中國家種植藻類用于生物產(chǎn)品。我們希望我們的技術(shù)能夠得到擴展，從而對藻類生物領(lǐng)域產(chǎn)生真正的影響，并最終減少導致珊瑚礁死亡的溫室氣體排放。”
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