仿生3D打印珊瑚可以优化生物能源并帮助珊瑚礁

这是杂化活生物聚合物中微藻菌落的扫描电子显微镜图像。

来自剑桥大学和加利福尼亚大学圣地亚哥分校的研究人员拥有3D打印的珊瑚启发性结构，能够生长密集的微观藻类种群。他们的研究结果发表在2020年4月9日的《自然通讯》杂志上，为新的生物启发材料及其在珊瑚保护中的应用打开了大门。

在海洋中，珊瑚和藻类有着复杂的共生关系。珊瑚为藻类提供了宿主，而藻类则通过光合作用为珊瑚产生糖分。这种关系是地球上最自然和生产力最高的生态系统之一珊瑚礁的原因。

剑桥大学化学系的居里研究员玛丽·居里研究员丹尼尔·王普拉瑟尔特（Daniel Wangpraseurt）博士说：“珊瑚在收集和利用光方面非常高效。”“在我们的实验室中，我们正在寻找从自然界复制和模仿这些策略以用于商业应用的方法。”

Wangpraseurt和他的同事3D打印了珊瑚结构，并将其用作藻类生长的孵化器。他们测试了各种类型的微藻，发现其生长速度比标准液体生长培养基高100倍。

为了创建天然珊瑚的复杂结构，研究人员使用了最初为人工肝细胞的生物打印而开发的快速3D生物打印技术。

就像天然珊瑚一样，这种受珊瑚启发的结构在重新分配光线方面非常高效。仅使用生物相容性材料来制作3D打印的仿生珊瑚。

“我们开发了一种人造珊瑚组织和骨架，结合了聚合物凝胶和掺有纤维素纳米材料的水凝胶，以模仿活珊瑚的光学特性，”领导该研究的Silvia Vignolini博士说。“纤维素是一种丰富的生物聚合物；它在散射光方面非常出色，我们用它来优化向光合藻类中的光传输。”

该团队使用一种类似于超声的光学模拟技术（称为光学相干断层扫描）来扫描活珊瑚，并将模型用于其3D打印设计。定制的3D生物打印机使用光在几秒钟内打印出珊瑚的微型结构。印制的珊瑚复制了天然的珊瑚结构和采光特性，为活的微藻创造了人工宿主微环境。

Wangpraseurt说：“通过复制宿主微生境，我们还可以将3D生物打印的珊瑚用作珊瑚-藻类共生的模型系统，这是理解珊瑚礁衰退期间共生的崩溃所迫切需要的系统。”“我们的新技术有许多不同的应用。我们最近创建了一家名为mantaz的公司，该公司使用受珊瑚启发的采光方法来为发展中国家的生物产品种植藻类。我们希望我们的技术可以扩展，以便对藻类生物部门产生真正的影响，并最终减少造成珊瑚礁死亡的温室气体排放。”

有关此研究的更多信息，请阅读3D打印的仿生珊瑚，使微观藻类能够更有效地光合作用。

参考：“仿生3D打印珊瑚”，Daniel Wangpraseurt，Shangting You，Farooq Azam，Gianni Jacucci，Olga Gaidarenko，Mark Hildebrand，MichaelKühl，Alison G. Smith，Matthew P. Davey，Alyssa Smith，Dimitri D. Deheyn，Shaochen Chen和Silvia Vignolini ，2020年4月9日，自然通讯。DOI：
10.1038 / s41467-020-15486-4

这项研究由欧盟的Horizo​​n 2020研究与创新计划，欧洲研究理事会，戴维·菲利普斯奖学金，美国国立卫生研究院，国家科学基金会，嘉士伯基金会和维拉姆基金会资助。