再生光合生物材料的生物打印

       生物材料是由生物活细胞(非工程或基因工程)组成的生物混合结构，这些生物活细胞容纳在非生物合成基质中，例如有机或无机聚合物、金属、陶瓷等。这些材料中的活细胞赋予它们新的功能，例如感觉和反应、能量产生、高价值化合物的产生、有害化合物的解毒或自愈能力等。此类功能性生物材料已越来越多地被提议用于潜在应用，包括智能纺织品、可穿戴设备、生物传感器或发酵生物反应器。然而，控制生物材料的时空形式，同时赋予其足够的机械强度以使材料自立，这几乎是不可实现的。3D打印已被证明是制造具有受控形状和尺寸的活体材料的有效技术。从纳米到宏观尺度的定制生活材料可以以高分辨率3D打印成空间定义的图案。可以借助生物打印来设计材料和图案，使它们模仿活细胞的复杂结构、空间组织和时间演变性质。来自不同分类领域的活细胞(包括藻类、细菌、真菌、酵母、植物和动物细胞)已经被有效地生物印刷用于制造活的功能材料。特别地，微藻的生物打印近年来已经获得了相当大的关注。微藻是生物技术上有利可图的单细胞微生物，能够进行光合作用。由于其对恶劣条件的适应性、鲁棒性和可持续性，微藻已被广泛用于生物燃料生产、生物修复、高价值代谢物(食品和药物级)生产和废水处理等应用，并且它们已被印刷成能够改善空气质量的丝支架。然而，这些生物打印的活体材料大多仍然脆弱，缺乏机械强度。制造独立且机械坚固的活材料，同时保持封装细胞的生存能力，仍然是一项挑战。

       近日，来自荷兰代尔夫特理工大学纳米科学学院、生物纳米科学系的Srikkanth Balasubramanian等人报道了一种生物打印技术，该技术采用环境友好的化学物质将微藻包裹在藻酸盐水凝胶基质中。生物打印的光合结构采用预先设计的毫米级分辨率几何图形。细菌纤维素基质赋予这种生物材料以非凡的优势，包括强度、韧性、柔韧性、坚固性和抵抗极端物理变形的物理完整性。生物打印的材料具有足够的机械强度来自立，并且可以分离和重新附着到不同的表面上。生物打印材料可以在没有营养的情况下稳定存活至少3天，并且通过在此时间范围内将它们转移到新鲜的营养来源，可以进一步延长它们的寿命。这些生物打印是再生性的，即可以重复使用和扩展以打印额外的生物材料。生物打印活材料的制造可以很容易地扩大规模(达到≥70厘米× 20厘米)，突出其潜在的产品应用，包括人造叶子、光合生物服装和粘性标签。相关研究工作发表在《Advanced Functional Materials》上。（詹若男）

       文章链接：Srikkanth Balasubramanian et al. Bioprinting of Regenerative Photosynthetic Living Materials. Adv. Funct. Mater. 2021, 2011162https://doi.org/10.1002/adfm.202011162