來自劍橋大學(xué)和加利福尼亞大學(xué)圣地亞哥分校的研究人員擁有3D打印的珊瑚啟發(fā)性結(jié)構(gòu)，能夠生長密集的微觀藻類種群。他們的研究結(jié)果發(fā)表在《自然通訊》雜志上，為新的生物啟發(fā)材料及其在珊瑚保護(hù)中的應(yīng)用打開了大門。

在海洋中，珊瑚和藻類有著復(fù)雜的共生關(guān)系。珊瑚為藻類提供了宿主，而藻類則通過光合作用為珊瑚產(chǎn)生糖分。這種關(guān)系是地球上*多樣化和生產(chǎn)力*高的生態(tài)系統(tǒng)之一，即珊瑚礁。

劍橋大學(xué)化學(xué)系的瑪麗·居里研究員**作者丹尼爾·王普拉索爾特博士說：“珊瑚在收集和利用光方面非常高效。”“在我們的實(shí)驗(yàn)室中，我們正在尋找從自然界復(fù)制和模仿這些策略的方法，以用于商業(yè)應(yīng)用。”

Wangpraseurt和他的同事們3D打印了珊瑚結(jié)構(gòu)，并將它們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)其生長速度比標(biāo)準(zhǔn)液體生長培養(yǎng)基高100倍。

為了創(chuàng)建天然珊瑚的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，研究人員使用了*初為人工肝細(xì)胞的生物打印而開發(fā)的快速3D生物打印技術(shù)。

就像天然珊瑚一樣，這種受珊瑚啟發(fā)的結(jié)構(gòu)在重新分配光線方面非常高效。僅使用生物相容性材料來制作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，結(jié)合了聚合物凝膠和摻有纖維素納米材料的水凝膠，以模仿活珊瑚的光學(xué)特性，”領(lǐng)導(dǎo)該研究的西爾維亞·維尼奧利尼博士說。“纖維素是一種豐富的生物聚合物;它在散射光方面非常出色，我們用它來優(yōu)化光向光合藻類的輸送。”

該團(tuán)隊(duì)使用一種類似于超聲的光學(xué)模擬技術(shù)(稱為光學(xué)相干斷層掃描)來掃描活珊瑚，并將模型用于其3D打印設(shè)計(jì)。定制的3D生物打印機(jī)使用光在幾秒鐘內(nèi)打印出珊瑚的微型結(jié)構(gòu)。印制的珊瑚復(fù)制了天然的珊瑚結(jié)構(gòu)和采光特性，為活的微藻創(chuàng)造了人工宿主微環(huán)境。

Wangpraseurt說：“通過復(fù)制宿主微生境，我們還可以將3D生物打印的珊瑚用作珊瑚-藻類共生的模型系統(tǒng)，這是理解珊瑚礁衰退期間共生的崩潰所迫切需要的系統(tǒng)。”“我們的新技術(shù)有許多不同的應(yīng)用。我們*近創(chuàng)建了一家名為mantaz的公司，該公司使用珊瑚啟發(fā)性的光捕獲方法在發(fā)展中國家為生物產(chǎn)品種植藻類。我們希望我們的技術(shù)能夠擴(kuò)展，以便能夠?qū)υ孱惿锊块T產(chǎn)生了真正的影響，并*終減少了造成珊瑚礁死亡的溫室氣體排放。”

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