微藻，例如Odontella aurita和Tetraselmis striata，正在成为生产用于 3D 激光打印的环保材料的宝贵资源。由海德堡大学分子系统工程与先进材料研究所 (IMSEAM) 的 Eva Blasco 教授领导的国际研究团队已成功开发出源自这些微藻的创新生物墨水。这些生物墨水能够精确制造复杂、生物相容性的 3D 微结构，并有可能应用于创建用于 3D 细胞培养的植入物和支架。
一种源自微藻 Odontella aurita 和 Tetraselmis striata 的新型油墨系统可以精确制造出品质卓越的复杂 3D 微结构。（图片来源：Clara Vazquez-Martel）
微藻：3D 打印的可持续来源
3D 激光打印，尤其是双光子 3D 激光打印，因其能够以极高的精度制造复杂的微纳米级结构而闻名。传统上，该工艺依赖于石化基聚合物作为主要油墨材料。然而，这些聚合物带来了环境挑战，例如导致化石燃料枯竭、温室气体排放，并含有有毒成分。
微藻提供了一种更可持续的替代方案。它们生长迅速、培养过程中固定二氧化碳，并且具有天然的生物相容性，使其成为生产环保材料的理想选择。尽管有这些优势，但迄今为止，微藻在基于光的 3D 打印中一直被忽视。
Blasco 教授的研究团队致力于大分子化学、材料科学和 3D 纳米制造的交叉研究，他们从微藻中提取出适合高分辨率 3D 激光打印的生物相容性材料，取得了突破性进展。他们重点研究了两种藻类，即 *Odontella aurita* 和 *Tetraselmis striata*，这两种藻类以甘油三酯形式的高脂质含量而闻名。这些甘油三酯被提取出来，并用丙烯酸酯进行功能化，以便在光照下快速固化。微藻中存在的绿色色素可作为天然光引发剂，引发将墨水固化成三维结构所需的化学反应。
推进生物相容性 3D 打印
这项研究最重要的成果之一是消除了传统油墨中常见的潜在有毒添加剂。“通过这种方式，我们避免使用传统油墨中使用的光引发剂等潜在有毒添加剂，”这项研究的第一作者、Blasco 教授团队的博士生 Clara Vazquez-Martel 解释说。
利用新开发的微藻墨水，该团队成功制作出各种具有复杂特征的 3D 微结构，包括悬垂屋顶和空腔。然后在细胞培养实验中测试这些结构的生物相容性。结果令人印象深刻，在 3D 微支架上培养 24 小时内的细胞存活率接近 100%。
Blasco 教授强调了他们研究结果的更广泛影响，他表示：“我们的研究结果不仅为更可持续的光 3D 打印开辟了新的可能性，也为生命科学应用开辟了新的可能性——从 3D 细胞培养到生物相容性植入物。”
该研究已发表于《先进材料》杂志，可通过下方连接查阅。
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202402786
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