Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Các nhà nghiên cứu đã thiết kế san hô in 3D bionic có thể giúp sản xuất năng lượng và nghiên cứu rạn san hô.
Các nhà nghiên cứu từ Đại học Cambridge và Đại học California San Diego có các cấu trúc lấy cảm hứng từ san hô in 3D có khả năng phát triển các quần thể tảo cực nhỏ. Kết quả của họ được báo cáo trên tạp chí Nature Communications mở ra cánh cửa cho các vật liệu lấy cảm hứng sinh học mới và các ứng dụng của chúng để bảo tồn san hô.
Trong đại dương, san hô và tảo có mối quan hệ cộng sinh phức tạp. San hô cung cấp vật chủ cho tảo trong khi tảo tạo ra đường cho san hô thông qua quá trình quang hợp. Mối quan hệ này chịu trách nhiệm cho một trong những hệ sinh thái đa dạng và năng suất nhất trên Trái đất, rạn san hô.
“San hô có hiệu quả cao trong việc thu thập và sử dụng ánh sáng”, tác giả đầu tiên Tiến sĩ Daniel Wangpraseurt, một thành viên Marie Curie từ Khoa Hóa học của Cambridge cho biết. “Trong phòng thí nghiệm của chúng tôi, chúng tôi đang tìm kiếm các phương pháp để sao chép và bắt chước các chiến lược này từ tự nhiên cho các ứng dụng thương mại.”
Wangpraseurt và các đồng nghiệp đã in 3D cấu trúc san hô và sử dụng chúng làm vườn ươm cho sự phát triển của tảo. Họ đã thử nghiệm các loại vi tảo khác nhau và thấy tốc độ tăng trưởng cao hơn 100 lần so với trong môi trường tăng trưởng chất lỏng tiêu chuẩn.
Để tạo ra các cấu trúc phức tạp của san hô tự nhiên, các nhà nghiên cứu đã sử dụng một kỹ thuật in sinh học 3D nhanh chóng được phát triển ban đầu cho quá trình sinh học của các tế bào gan nhân tạo.
Các cấu trúc lấy cảm hứng từ san hô có hiệu quả cao trong việc phân phối lại ánh sáng giống như san hô tự nhiên. Chỉ các vật liệu tương thích sinh học được sử dụng để chế tạo san hô bionic in 3D.
Tiến sĩ Silvia Vignolini, người đứng đầu nghiên cứu cho biết: “Chúng tôi đã phát triển mô và bộ xương san hô nhân tạo với sự kết hợp của gel polymer và hydrogel pha tạp với vật liệu nano cellulose để mô phỏng các tính chất quang học của san hô sống”. “Cellulose là một loại polymer sinh học dồi dào, nó rất tuyệt vời trong việc tán xạ ánh sáng và chúng tôi đã sử dụng nó để tối ưu hóa việc đưa ánh sáng vào tảo quang hợp.”
Nhóm nghiên cứu đã sử dụng một chất tương tự quang học để siêu âm được gọi là chụp cắt lớp mạch lạc quang học để quét san hô sống và sử dụng các mô hình cho thiết kế in 3D của họ. Công cụ sinh học 3D tùy chỉnh sử dụng ánh sáng để in các cấu trúc vi mô san hô trong vài giây. Các san hô được in sao chép các cấu trúc san hô tự nhiên và tính chất thu hoạch ánh sáng tạo ra môi trường vi sinh vật chủ nhân tạo cho vi tảo sống.
Wangpraseurt cho biết: “Bằng cách sao chép môi trường sống vi sinh vật chủ, chúng tôi cũng có thể sử dụng san hô in 3D sinh học của mình như một hệ thống mô hình cho sự cộng sinh của tảo san hô, rất cần thiết để hiểu được sự phá vỡ của sự cộng sinh trong quá trình suy giảm rạn san hô”. “Có nhiều ứng dụng khác nhau cho công nghệ mới của chúng tôi. Gần đây chúng tôi đã tạo ra một công ty, gọi là mantaz, sử dụng phương pháp thu hoạch ánh sáng lấy cảm hứng từ san hô để nuôi tảo cho sinh học ở các nước đang phát triển. Chúng tôi hy vọng rằng kỹ thuật của chúng tôi sẽ có thể mở rộng để có thể mở rộng. có tác động thực sự đến công cụ sinh học tảo và cuối cùng là giảm khí thải nhà kính chịu trách nhiệm cho cái chết của rạn san hô. “
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi Đại học Cambridge . Câu chuyện gốc được cấp phép theo Giấy phép Creative Commons . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :