Các nhà nghiên cứu tại trường Đại học Cambridge và Đại học California San Diego đã in 3D các cấu trúc mô phỏng san hô với khả năng phát triển các quần thể vi tảo siêu nhỏ dày đặc. Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Nature Communications, mở ra triển vọng cho các vật liệu phỏng sinh học mới và các ứng của chúng trong bảo tồn san hô.

Trong đại dương, san hô và tảo có mối quan hệ cộng sinh phức tạp. San hô cung cấp nơi cư trú cho tảo, trong khi tảo sản sinh đường cho san hô thông qua quá trình quang hợp. Mối quan hệ này tạo nên một trong những hệ sinh thái đa dạng và năng suất nhất trên Trái đất, đó là rạn san hô.

Nhóm nghiên cứu đã in 3D các cấu trúc san hô và sử dụng chúng làm vườn ươm cho tảo sinh trưởng. Các nhà khoa học đã thử nghiệm nhiều loại vi tảo và nhận thấy tốc độ sinh trưởng của tảo cao gấp 100 lần trong môi trường tăng trưởng bình thường.

Để tạo ra các cấu trúc phức tạp của san hô tự nhiên, các nhà nghiên cứu đã sử dụng kỹ thuật in sinh học 3D nhanh chóng ban đầu được phát triển để in sinh học các tế bào gan nhân tạo. Các cấu trúc mô phỏng san hô có hiệu quả cao trong việc phân bố lại ánh sáng giống như san hô tự nhiên. Chỉ các vật liệu tương thích sinh học mới được sử dụng để tạo nên san hô in 3D.

TS. Silvia Vignolini, trưởng nhóm nghiên cứu cho biết: "Chúng tôi đã phát triển mô và bộ khung san hô nhân tạo nhờ sự kết hợp của gel polymer và hydrogel pha tạp với vật liệu nano xenlulô để mô phỏng các tính chất quang học của san hô sống. Xenlulô là loại polyme sinh học dồi dào, 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 cho siêu âm, được gọi là chụp cắt lớp kết hợp quang, để quét san hô sống và sử dụng mô hình cho các thiết kế in 3D. Máy in sinh học 3D tùy chỉnh sử dụng ánh sáng để in các cấu trúc vi mô của san hô trong vài giây. San hô được in sao chép các cấu trúc san hô tự nhiên và các đặc tính khai thác ánh sáng, tạo ra một môi trường nhân tạo cho các vi tảo sống.

Daniel Wangpraseurt, đồng tác giả nghiên cứu cho biết: "Bằng cách sao chép môi trường sống của vi sinh vật chủ, chúng tôi cũng có thể sử dụng san hô in 3D như một hệ thống mô hình cộng sinh giữa tảo và san hô, rất cần thiết để hiểu được sự phá vỡ mối quan hệ cộng sinh trong quá trình suy giảm rạn san hô. Công nghệ mới có nhiều ứng dụng khác nhau. Mới đây, chúng tôi đã thành lập công ty mantaz, sử dụng phương pháp khai thác ánh sáng lấy cảm hứng từ san hô để nuôi cấy tảo dùng làm sản phẩm sinh học tại các nước đang phát triển. Chúng tôi hy vọng kỹ thuật sẽ tác động thực sự đến ngành sinh học tảo và cuối cùng làm giảm khí thải nhà kính khiến ran san hô bị chết".

N.P.D (NASATI), theo https://phys.org/news/2020-04-d-printed-corals-bioenergy-coral-reefs.html, 9/4/2020