Исследователи из Гейдельберга разрабатывают экологически чистые чернила для 3D-печати из микроводорослей

Микроводоросли, такие как Odontella aurita и Tetraselmis striata, становятся ценными ресурсами для производства экологически чистых материалов, используемых в 3D-лазерной печати. ​​Группа международных исследователей под руководством профессора доктора Евы Бласко из Института молекулярной системной инженерии и современных материалов Гейдельбергского университета (IMSEAM) успешно разработала инновационные биочернила, полученные из этих микроводорослей. Эти биочернила позволяют точно изготавливать сложные биосовместимые 3D-микроструктуры с потенциальными применениями в создании имплантатов и каркасов для 3D-клеточных культур.

Новая система чернил, созданная на основе Микроводоросли Odontella aurita и Tetraselmis striata позволяют производить точные сложные 3D-микроструктуры исключительного качества. (Автор фото: Клара Васкес-Мартель)

Микроводоросли: устойчивый источник для 3D-печати

3D-лазерная печать, в частности двухфотонная 3D-лазерная печать, славится своей способностью производить сложные микро- и наномасштабные структуры с исключительной точностью. Традиционно этот процесс основывался на полимерах на основе нефтехимии в качестве основного материала чернил. Однако эти полимеры создают экологические проблемы, такие как истощение ископаемого топлива, выбросы парниковых газов и содержание токсичных компонентов.

Микроводоросли предлагают более устойчивую альтернативу. Их быстрый рост, фиксация CO2 во время выращивания и естественная биосовместимость делают их идеальными кандидатами для производства экологически чистых материалов. Несмотря на эти преимущества, микроводоросли до сих пор в значительной степени игнорировались в световой 3D-печати.

Исследовательская группа профессора Бласко, работающая на стыке макромолекулярной химии, материаловедения и 3D-нанопроизводства, совершила прорыв, извлекая биосовместимые материалы, подходящие для высокоразрешающей 3D-лазерной печати из микроводорослей. Они сосредоточились на двух видах, *Odontella aurita* и *Tetraselmis striata*, известных своим высоким содержанием липидов в форме триглицеридов. Эти триглицериды были извлечены и функционализированы акрилатами для обеспечения быстрого отверждения под воздействием светового облучения. Зеленые пигменты, присутствующие в микроводорослях, служили естественными фотоинициаторами, запуская химические реакции, необходимые для затвердевания чернил в трехмерные структуры.

Развитие биосовместимой 3D-печати

Одним из наиболее значительных достижений этого исследования является устранение потенциально токсичных добавок, обычно встречающихся в обычных чернилах. «Таким образом, мы избегаем использования потенциально токсичных добавок, таких как фотоинициаторы, используемые в обычных чернилах», — объясняет Клара Васкес-Мартель, первый автор исследования и докторант в команде профессора Бласко.

Используя недавно разработанные чернила на основе микроводорослей, команда успешно создала различные 3D-микроструктуры со сложными особенностями, включая нависающие крыши и полости. Затем эти структуры были протестированы на биосовместимость в экспериментах с клеточной культурой. Результаты были впечатляющими: в клетках, культивируемых на 3D-микроструктурах в течение 24 часов, наблюдалась почти 100-процентная выживаемость.

Проф. Бласко подчеркнул более широкие последствия своих открытий, заявив: «Наши результаты открывают новые возможности не только для более устойчивой 3D-печати с использованием света, но и для приложений в области естественных наук — от 3D-клеточных культур до биосовместимых имплантатов».

Исследование было опубликовано в Advanced Materials и доступно здесь.