I RICERCATORI STAMPANO IN 3D STRUTTURE DI CORALLO BIONICO PER COLTIVARE ALGHE
Un team di ricerca congiunto dell’Università di Cambridge e UC San Diego ha strutture bio-stampate in 3D che imitano i coralli in grado di far crescere comunità di alghe microscopiche. Lo studio, pubblicato sulla rivista Nature Communications , mira a fornire un metodo per ridurre eventualmente le emissioni di gas serra e perfezionare la coltivazione di alghe per i bioprodotti nei paesi in via di sviluppo.
Sul fondo del mare, coralli e alghe si affidano l’un l’altro per prosperare. Il corallo funge da habitat per le alghe e le alghe producono glucosio per il corallo attraverso la fotosintesi. Attraverso questa relazione, la barriera corallina viene mantenuta – un vasto e diversificato ecosistema trovato in varie acque tropicali in tutto il mondo.
Il dott. Daniel Wangpraseurt, autore dello studio, spiega: “I coralli sono altamente efficienti nel raccogliere e usare la luce. Nel nostro laboratorio stiamo cercando metodi per copiare e imitare queste strategie dalla natura per applicazioni commerciali. ”
I ricercatori hanno iniziato con l’obiettivo di imitare la struttura del corallo, che è molto efficiente nel raccogliere e ridistribuire la luce verso le alghe al suo interno. Per creare le geometrie complesse trovate all’interno del corallo, il team ha prima utilizzato la tomografia a coerenza ottica per scansionare il corallo reale e convertire i dati di scansione in modelli 3D.
Gli intricati modelli sono stati quindi bioprintati in 3D utilizzando un’impostazione personalizzata ad alta risoluzione fino al micrometro. La bioprinter utilizzava la luce per fabbricare microstrutture di corallo uno strato alla volta, impiegando solo pochi secondi. Il corallo artificiale si è rivelato altrettanto efficiente dell’originale nel raccogliere la luce e fornire un ambiente ospite per le alghe. Ulteriori test sul corallo stampato hanno prodotto tassi di crescita delle alghe 100 volte superiori a quelli dei normali mezzi di crescita liquidi.
Il professor Shaochen Chen, coautore dell’UC San Diego, spiega: “Questo è fondamentale per replicare le strutture con cellule vive. La maggior parte di queste cellule morirà se dovessimo usare i tradizionali processi a base di estrusione o a getto d’inchiostro perché questi metodi impiegano ore. Sarebbe come tenere un pesce fuori dall’acqua; le cellule con cui lavoriamo non sopravviveranno se tenute troppo a lungo fuori dai loro terreni di coltura. Il nostro processo ha una produttività elevata e offre velocità di stampa molto elevate, quindi in questo caso è compatibile con cellule umane, cellule animali e persino cellule di alghe. “
La dott.ssa Silvia Vignolini, coautrice dell’Università di Cambridge, ha continuato spiegando che il team ha sviluppato il tessuto e lo scheletro di corallo artificiale da una combinazione di gel polimerici e idrogel. I gel sono stati drogati con nanomateriali di cellulosa – un abbondante biopolimero – per imitare le proprietà ottiche del vero corallo.
Il team spera che il suo corallo bioprinted 3D possa essere utilizzato come modello di simbiosi corallo-algale, che vorrebbe far comprendere loro al deterioramento della Grande barriera corallina. Hanno anche creato una società con il nome di mantaz, che si concentra sulla coltivazione e la fornitura di bioprodotti di alghe nei paesi in via di sviluppo.
Ulteriori dettagli e risultati dello studio sono disponibili nel documento intitolato ” Coralli stampati in 3D Bionico “. È co-autore di Daniel Wangpraseurt, Shangting You, Farooq Azam, Gianni Jacucci, Olga Gaidarenko, Mark Hildebrand, Michael K ühl, Alison Smith, Matthew Davey, Alyssa Smith, Dimitri Deheyn, Shaochen Chen e Silvia Vignolini.
La bioprinting 3D non si limita alle strutture a livello del mare. Lanciato lo scorso anno, il 3D BioFabrication Facility a bordo dell’ISS viene utilizzato per stampare in 3D tessuti molli nella microgravità dello spazio , dove non collasseranno sotto il loro stesso peso. Operando anche sulla ISS, il laboratorio di ricerca biotecnologica russo , 3D Bioprinting Solutions , ha tessuto osseo bioprintato 3D . Il team sta lavorando alla creazione di protesi ossee per il trapianto di astronauti durante spedizioni interplanetarie a lungo termine.
