微藻是一類進(jìn)行光合作用的多樣化微生物，估計(jì)可產(chǎn)生地球上約50%的氧氣。作為可再生原材料，它們已經(jīng)有許多應(yīng)用，例如在食品生產(chǎn)或能源生產(chǎn)中。但另一個(gè)令人興奮的應(yīng)用領(lǐng)域正在為微藻開辟，由于3D打印，微藻可以在醫(yī)學(xué)中發(fā)揮關(guān)鍵作用。

海德堡大學(xué)分子系統(tǒng)和先進(jìn)材料工程研究所的Eva Blasco教授領(lǐng)導(dǎo)的國際研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了第一種基于微藻的墨水，用于通過激光進(jìn)行復(fù)雜且生物相容性微結(jié)構(gòu)的3D打印。她指出，迄今為止，主要使用石化來源的聚合物，特別是用于生產(chǎn)微結(jié)構(gòu)所需的雙光子聚合。這些聚合物導(dǎo)致化石燃料的消耗、溫室氣體的排放，并且常常導(dǎo)致有毒成分的使用。另一方面，基于微藻的新型墨水代表了一種環(huán)保的替代品。

硅藻和水生微生物

使用了兩種特別富含甘油三酯形式的脂肪的藻類：硅藻Odontella aurita和綠藻Tetraselmis striata。為了生產(chǎn)微藻墨水，從藻類中提取甘油三酯，并用丙烯酸酯進(jìn)行功能化，以實(shí)現(xiàn)快速固化。當(dāng)暴露在光線下時(shí)，光活性綠色染料會(huì)引發(fā)化學(xué)反應(yīng)，使微藻墨水硬化?！耙虼?，我們避免使用潛在有毒的添加劑，例如傳統(tǒng)油墨中使用的光引發(fā)劑，”IMSEAM Eva Blasco研究小組的博士生Clara Vazquez-Martel解釋道。

為了測(cè)試微藻墨水的生物相容性，研究人員進(jìn)行了細(xì)胞結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)。因此，他們制作了3D微支架，細(xì)胞在其上培養(yǎng)24小時(shí)，存活率高達(dá)100%，令人印象深刻。Blasco教授強(qiáng)調(diào)說：“我們的研究結(jié)果不僅為更可持續(xù)的光3D打印開辟了新的可能性，而且還為生命科學(xué)中的應(yīng)用（從3D細(xì)胞培養(yǎng)到生物相容性植入物）開辟了新的可能性?！?/span>

微藻墨水使得生產(chǎn)具有卓越質(zhì)量和精度的復(fù)雜3D微觀結(jié)構(gòu)成為可能（照片來源：Clara Vazquez-Martel）。

未來，微藻墨水可在醫(yī)學(xué)中用于生產(chǎn)精確的微米和納米結(jié)構(gòu)，或作為3D細(xì)胞培養(yǎng)的植入物和支架的基礎(chǔ)。由于其高分辨率，它還為光學(xué)、光子學(xué)、微流體和生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用提供了潛力。由于其生物相容性，它特別適合打印與活體組織接觸的產(chǎn)品。

同時(shí)，新材料可以保護(hù)環(huán)境，因?yàn)樵孱愒谂囵B(yǎng)過程中會(huì)快速生長(zhǎng)并產(chǎn)生二氧化碳。Blasco教授解釋道：“盡管微藻具有諸多優(yōu)勢(shì)，但它幾乎不被視為光基3D打印的原材料。”他與他的團(tuán)隊(duì)在高分子化學(xué)、材料科學(xué)和3D納米制造的交叉領(lǐng)域進(jìn)行研究。

該研究是海德堡大學(xué)和卡爾斯魯厄理工學(xué)院(KIT)合作的“3D Matter Made to Order”卓越集群的一部分。來自卡爾斯魯厄理工學(xué)院和大加那利島拉斯帕爾馬斯大學(xué)的研究人員也參與其中。

來源：3dnatives