跳动城乡网硅藻Odontellaaurita和绿藻Tetraselmisstriata等微藻由于脂质和光活性色素含量高，特别适合作为生产3D激光打印可持续材料的“生物工厂”。
由海德堡大学分子系统工程与先进材料研究所(IMSEAM)科学家EvaBlasco教授领导的国际研究团队首次成功利用从微藻中提取的原材料制造出用于打印复杂生物相容性3D微结构的油墨。这种基于微藻的材料未来可用作3D细胞培养植入物或支架的基础。
在增材制造技术中，双光子3D激光打印在微纳米级制造方面具有特殊优势。由于其出色的分辨率，它被应用于光学和光子学、微流体和生物医学等众多领域。该过程涉及将激光束聚焦在液态光反应树脂(即所谓的“墨水”)上。在焦点处，激光激活称为光引发剂的特殊分子并引发化学反应，导致墨水局部固化。
迄今为止，石化基聚合物主要用作这种高精度3D激光打印工艺的油墨。然而，正如Blasco教授指出的那样，这些聚合物会导致化石燃料的消耗和温室气体的排放，还可能含有有成分。微藻由于其生长速度快、培养过程中的CO2固定和生物相容性，特别适合作为生产3D打印可持续材料的“生物工厂”。
“尽管微藻具有诸多优势，但它几乎从未被视为基于光的3D打印的原材料，”Blasco教授说道，他的研究小组在高分子化学、材料科学和3D纳米制造的交叉领域开展研究。
研究团队首次成功从微藻中提取出用于高分辨率3D激光打印的生物相容性材料。研究人员在实验中选取了两种藻类——金电影 硅藻和条纹绿藻，这两种藻类的甘油三酯含量特别高。
研究团队提取了甘油三酸酯，并用丙烯酸酯对其进行功能化，以促进在光照下快速固化。微藻中存在的光活性绿色色素被证明适合用作光引发剂。当暴露在光线下时，它们会引发化学反应，使墨水凝固成三维结构。
“通过这种方式，我们避免使用具有潜在性的添加剂，例如传统油墨中使用的光引发剂，”第一作者、IMSEAMBlasco研究团队的博士生ClaraVazquez-Martel解释道。
利用这种新型墨水系统，研究人员能够高精度地生产出不同的3D微结构，呈现出复杂的特征，例如悬垂的屋顶和空腔。研究人员还利用细胞培养实验研究了微藻基墨水的生物相容性。他们制备了3D微支架，并在其上培养细胞约24小时。他们观察到细胞存活率几乎达到100%。
Blasco教授表示：“我们的研究结果不仅为更可持续的光3D打印开辟了新的可能性，也为从3D细胞培养到生物相容性植入物的生命科学应用开辟了新的可能性。”
这项研究是在海德堡大学和卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)合作的卓越集群“3D定制物质”下进行的。这项研究涉及海德堡、KIT和拉斯帕尔马斯大学西班牙藻类银行(ULPGC，西班牙)的研究人员。
