Создание корней в стекле: биоинспирированный метод получения 3D микрососудистых сетей с помощью растений и грибов
Исследователи из Университета Кюсю разработали новый удобный метод создания сложных 3D микрофлюидных сетей, используя в качестве инструмента растения и грибы.
Метод
Команда создала "почвенную" среду из наночастиц стекла (диоксида кремния, SiO2) и связующего агента на основе целлюлозы (гидроксипропилметилцеллюлозы). В эту среду позволили прорасти корням растений и гифам грибов. После удаления организмов в стекле осталась сложная 3D микрофлюидная сеть из микрометровых полых каналов, повторяющих форму корней.
Процесс завершается спеканием (аналогично порошковой металлургии в керамике), которое упрочняет структуру. Как отмечает профессор Фудзио Цумори, ведущий автор исследования: "В данном случае именно растение выполняет роль формы".
Результаты
Метод позволил воспроизвести сложные биологические структуры:
- Основные корни растений: диаметром до 150 мкм.
- Корневые волоски растений: диаметром около 8 мкм.
- Гифы грибов: диаметром всего 1–2 мкм (тоньше паутины).
Значение и применение
Новый метод преодолевает ограничения традиционного микрофабрикации в создании сложных 3D структур. Он также открывает возможности для:
- Изучения и сохранения сложных 3D биологических структур, которые трудно исследовать в обычной почве.
- Создания более эффективных микрореакторов, продвинутых теплообменников и инновационных каркасов для тканевой инженерии.
Исследование, опубликованное в журнале Scientific Reports, демонстрирует потенциал объединения биологических систем и инженерии для новых технологий и научных открытий.