Как живые материалы из водорослей могут лучше поглощать углерод?

Ученые из Делфтского технического университета обнаружили, как клетки микроводорослей могут оптимально расти в живой материи, управляемой фотосинтезом. Эти живые материалы на основе водорослей имеют различные применения: от функциональных объектов до углекислого газа.₂— Хранение источников кислорода для биологических тканей.

Команда под руководством Мари-Евы Упен Там и Кунала Масании представляет свои новые взгляды на… Передовые материалы.

«Инженерные живые материалы (ELM) — это интересная новая группа материалов, которая может произвести революцию в обществе», — говорит биофизик Обхин Тэм. «Примером этого является фотосинтетическая живая материя, в которой активно растут фотосинтезирующие организмы. Мы изучали ясени с помощью фотосинтезирующих водорослей, которые в конечном итоге можно было бы использовать для доставки кислорода в биологические ткани. Искусственная эволюция. Гистология приобретает особое значение, учитывая растущую нехватку органов». трансплантаты.

Контроль роста

«Одним из основных ограничений, мешающих более широкому использованию этих материалов, является то, что в настоящее время мы не знаем, как контролировать рост клеток в этих материалах. Это то, что мы исследовали. Мы исследовали, как на рост клеток влияет форма материала, воздействие света и доступ к питательным веществам». И углекислый газ₂«Говорит Убин Там.

«Нам удалось показать, что клетки росли в основном по краям материала, где у них больший доступ к воздуху и свету», — добавляет первый автор Чон-Джу О. Исследователи обнаружили, что тонкая структура повышает эффективность ELM. Таким образом, относительно большая часть клеток расположена по краям и, таким образом, имеет доступ к воздуху.

У природы есть ответ

Природа пришла к такому же выводу: рост клеток вяза точно соответствует тому, как устроен лист растения. Тонкие листья с большим количеством клеток вдоль поверхности подвергают большую часть клеток воздействию воздуха и солнечного света.

«Наши результаты показывают, что доступ к свету и углекислому газу₂ Это ключ. Введение в структуры небольшого газообменного отверстия явно улучшило рост клеток во внутренних слоях. Однако это ускоряет процесс высыхания, что в конечном итоге вредно для клеток, говорит ученый-материаловед Масанья. Этот аспект также можно найти в природе. Листья имеют очень маленькие отверстия, называемые устьицами. «Растения открывают свои устьица как шлюзы для улучшения газообмена, не позволяя при этом уходить большому количеству воды.Механизмы, реагирующие на дефицит углекислого газа.₂«Как и устьица листа, они будут очень полезны для фотосинтезирующих пепловых организмов и увеличат их продолжительность жизни и эффективность в будущем», — говорит Масанья.

Чернила для 3D-печати

В этом исследовании команда изучила различные формы материалов и их влияние на рост клеток. «Чтобы сделать это возможным, мы разработали новый тип чернил. Это материал, который выходит из принтера. «Мы искали чернила, которые позволили бы нам печатать более крупные и сложные формы», — говорит Обин Тэм. ее группа в Колледже прикладных наук изучала рост клеток, она начала. Кунал Масания из Школы аэрокосмической техники разрабатывает новые чернила для 3D-печати, и в сотрудничестве с Элвином Караной из Школы промышленного дизайна они изучают возможности создания 3D-структур из живых фотосинтетических материалов для будущих приложений.