Corales impresos en 3D podrían mejorar la bioenergía y ayudar a los arrecifes de coral

coral impreso en 3D

Los corales son altamente eficientes para recolectar y usar la luz

Investigadores de la Universidad de Cambridge y la Universidad de California en San Diego tienen estructuras inspiradas en corales impresas en 3D que son capaces de producir densas poblaciones de algas microscópicas. Sus resultados, publicados en la revista Nature Communications, abren la puerta a nuevos materiales bioinspirados y sus aplicaciones para la conservación de los corales.

En el océano, los corales y las algas tienen una intrincada relación simbiótica. El coral proporciona hospedaje para las algas, mientras que las algas producen azúcares para el coral a través de la fotosíntesis. Esta relación es responsable de uno de los ecosistemas más diversos y productivos de la Tierra, el arrecife de coral.

"Los corales son altamente eficientes para recolectar y usar la luz", dijo el primer autor, el Dr. Daniel Wangpraseurt, miembro del Departamento de Química Marie Curie de Cambridge. "En nuestro laboratorio, estamos buscando métodos para copiar e imitar estas estrategias de la naturaleza para aplicaciones comerciales".

Wangpraseurt y sus colegas imprimieron en 3D estructuras de coral y las usaron como incubadoras para el crecimiento de algas. Probaron varios tipos de microalgas y descubrieron que las tasas de crecimiento eran 100 veces más altas que en los medios de crecimiento líquidos estándar.

colonia de microalgas

Para crear las intrincadas estructuras de los corales naturales, los investigadores utilizaron una técnica rápida de bioimpresión tridimensional desarrollada originalmente para la bioimpresión de células hepáticas artificiales.

Las estructuras inspiradas en los corales fueron altamente eficientes para redistribuir la luz, al igual que los corales naturales. Solo se usaron materiales biocompatibles para fabricar los corales biónicos impresos en 3D.

reconstrucción con corales en 3D

"Desarrollamos un tejido y esqueleto de coral artificial con una combinación de geles poliméricos e hidrogeles dopados con nanomateriales de celulosa para imitar las propiedades ópticas de los corales vivos", dijo la Dra. Silvia Vignolini, quien dirigió la investigación. "La celulosa es un biopolímero abundante; es excelente para dispersar la luz y la usamos para optimizar el suministro de luz a las algas fotosintéticas".

El equipo utilizó un análogo óptico de ultrasonido, llamado tomografía de coherencia óptica, para escanear corales vivos y utilizar los modelos para sus diseños impresos en 3D. La bioimpresora 3D a medida utiliza luz para imprimir en segundos estructuras de microescala de coral. El coral impreso copia las estructuras de coral natural y las propiedades de captación de luz, creando un microambiente artificial anfitrión para las microalgas vivas.

microalgas en corales 3D

"Al copiar el microhábitat del anfitrión, también podemos usar nuestros corales bioimpresos en 3D como un sistema modelo para la simbiosis de algas coralinas, que se necesita con urgencia para comprender el colapso de la simbiosis durante el declive de los arrecifes de coral", dijo Wangpraseurt.

"Hay muchas aplicaciones diferentes para nuestra nueva tecnología. Recientemente hemos creado una empresa, llamada Mantaz, que utiliza enfoques de recolección de luz inspirados en corales para cultivar algas para bioproductos en países en desarrollo. Esperamos que nuestra técnica sea escalable para que pueda tener un impacto real en el biosector de algas y, en última instancia, reducir las emisiones de gases de efecto invernadero que son responsables de la muerte de los arrecifes de coral".

Artículo científico: Bionic 3D printed corals

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