Srikkanth Balasubramanian, förste författare till artikeln och postdoktor vid Delft University, säger: "3D-utskrift är en kraftfull teknik för att göra levande funktionella material. Vi har gett det första exemplet på tillverkning av fotosyntetiska material. Detta levande material har goda egenskaper och förväntas användas i stor utsträckning i verkliga applikationer."
För att skapa det fotosyntetiska materialet använde forskarna en organisk förening producerad av bakterier: bakteriell cellulosa. Bakteriell cellulosa har många unika mekaniska egenskaper, såsom flexibilitet, styrka och stabilitet. Det är som papperet i en skrivare, medan den levande mikroalgen är bläcket. Forskarna använde en 3D-skrivare för att deponera levande alger på bakteriecellulosa. Kombinationen av mikroalger och bakteriecellulosa gav upphov till ett unikt material som har algers fotosyntetiska egenskaper och segheten hos bakteriecellulosa, men som också är mycket miljövänligt, biologiskt nedbrytbart och lätt att producera i stor skala. Växtmaterialet kan använda fotosyntes för att "mata" sig själv och regenerera inom några veckor.
Forskarna säger att det nya materialet kan användas för att göra konstgjorda blad, fotosyntetisk hud och biologiska kläder. Konstgjorda blad liknar riktiga löv, omvandlar vatten och koldioxid till syre och energi när de drivs av solljus. Konstgjorda löv lagrar kemisk energi i form av socker, som ingenjörer sedan kan omvandla till bränsle. Konstgjorda blad är därmed ett verktyg för att producera hållbar energi i områden där växttillväxten är dålig, till exempel rymdsektorn. Anne S. Meyer, docent i biologi vid University of Rochester, säger: "Växternas stjälkar och rötter förbrukar resurser, men producerar inte energi. Konstgjorda blad kan skapa hållbar energi utan att förbruka resurser. Vi gör ett material som enbart fokuserar på hållbar energiproduktion. Det nya materialet kan också användas inom hudtransplantat. Syret som produceras av fotosyntetisk hud hjälper till att stimulera läkning av sår."
Förutom att tillhandahålla hållbar energi och sjukvård har detta levande material potential att revolutionera modeindustrin. Biologiska kläder tillverkade av alger skulle eliminera en del av den nuvarande textilindustrins negativa miljöpåverkan - de härrör från hållbara produktionsprocesser och är biologiskt nedbrytbara. Genom fotosyntes skulle biokläderna också absorbera växthusgasen koldioxid. Dessutom behöver det inte tvättas lika ofta som traditionella plagg, vilket hjälper till att spara värdefulla vattenresurser.
" Biomaterialet kan överleva i dagar utan vatten eller näringsämnen, och själva materialet kan användas som ett "frö" för odling av nya biomaterial." Marie-Eve Aubin-Tam, docent i biologiska vetenskaper vid Delft, sa: "Detta sätter scenen för applicering av levande material i avlägsna områden och till och med i rymden."
