Коралл, напечатанный на 3D принтере, успешно выращивает водоросли

Сверху микроводоросли растут на 3D печатной коралловой структуре

Коралловые рифы ценятся за их способность создавать процветающие океанические сообщества. Ключевым элементом успеха кораллового рифа являются микроскопические водоросли, обитающие в тканях кораллов, которые называются «зооксантеллами». Симбиотические отношения между кораллом и водорослями являются одним из наиболее важных источников первичной продукции на Земле. Исследователи надеются извлечь выгоду из этих отношений. Они разработали эффективный метод выращивания водорослей для использования их в качестве биотоплива.

Чтобы воспроизвести продуктивную среду обитания водорослей, исследователи из Университета Кембриджа и Университета Калифорнии в Сан-Диего (UCSD) создали 3D-печатные структуры, вдохновленные кораллами. Результаты этого исследования были опубликованы позавчера в журнале Nature Communications. В статье из UCSD Даниэль Вангпразеерт, ведущий автор и ученый в области морских наук из Кембриджа, написал:

«Кораллы являются одним из наиболее эффективных организмов при использовании, захвате и преобразовании света для генерации энергии… Наша цель заключалась в том, чтобы использовать кораллы в качестве источника вдохновения для разработки более продуктивных методов выращивания микроводорослей».

Слева: крупный план микроструктуры кораллового рифа, состоящей из кораллового скелета (белый) и коралловой ткани (оранжево-желтый). Справа: изображение 3D печатного кораллового скелета. Изображения: Nature Communications

Согласно статье UCSD, Вангпразеерт использовал лабораторию профессора наноинженерии UCSD Шаочена Чена. Лаборатория Чена специализируется на технологии 3D биопечати, которая может имитировать живые ткани. Лаборатория Чена может печатать структуры с «микрометрическим разрешением» в течение нескольких минут. 

Связанная статья: Научно-фантастический мир 3D печати органов

В то время как натуральные кораллы превосходно рассеивают и собирают свет, 3D печатные кораллы, разработанные исследовательской группой, были созданы, чтобы быть еще более эффективными в этих процессах. В бионических кораллах используются искусственные каркасы в форме чашки, изготовленные из биосовместимого полимерного геля с нанокристаллами целлюлозы. В тканях коралловых чашек использовался полимерный гидрогель на основе желатина в сочетании с нанокристаллами целлюлозы и, конечно, живыми клетками водорослей. Поверхность коралла также имеет крошечные структуры, подобные щупальцам, которые увеличивают доступную площадь поверхности для поглощения света. Нанокристаллы в тканях также увеличивают поглощение света, фокусируя свет более непосредственно на клетки водорослей, увеличивая эффективность фотосинтеза.

DOI: 10.1038/s41467-020-15486-4