Živé světlo z 3D tištěných řas: Vědci objevili, jak udržet bioluminiscenci týdny a čistit vzduch

Vědci z University of Colorado Boulder vyvinuli inovativní způsob, jak využít bioluminiscenci řas k vytvoření uhlíkově negativního zdroje světla.

Vědci z University of Colorado Boulder vyvinuli inovativní způsob, jak využít bioluminiscenci řas k vytvoření uhlíkově negativního zdroje světla. Tým dokázal udržet svítivost řas Pyrocystis lunula mnohem déle, než je v přírodě běžné, a to pomocí chemických roztoků namísto fyzického dráždění.

Organismy byly zapuštěny do 3D tištěných hydrogelů, čímž vznikly živé struktury, které zůstávají jasné po dobu téměř půl hodiny a životaschopné po celé týdny. Pokud by se tato technologie rozšířila, mohla by v budoucnu nabídnout uhlíkově negativní alternativu k elektrickému osvětlení. Profesor Wil Srubar z katedry stavebního, environmentálního a architektonického inženýrství označil projekt za „moonshot nápad“ s cílem vytvořit svět, kde se k výrobě světla využívá biologie namísto elektřiny.

Bioluminiscence je proces, při kterém organismy, jako je mořská řasa Pyrocystis lunula, produkují světlo prostřednictvím vnitřních chemických reakcí. V přírodě se však řasy rozsvítí jen tehdy, když jsou narušeny, například vlnou nebo trupem lodi. Tyto záblesky jsou sice brilantní, ale prchavé, trvají jen zlomek sekundy. Tým profesora Srubara se zaměřil na to, zda by bylo možné překonat potřebu fyzického dráždění a využít chemii k udržení svitu.

Výzkumníci experimentovali s prostředím řas a zjistili, že změna úrovně pH – konkrétně použití kyselého roztoku podobného rajčatové šťávě – může vyvolat trvalý svit trvající až 25 minut. Tento posun od okamžitých záblesků k prodlouženému osvětlení naznačuje, že chemie může fungovat jako vypínač světla, transformující tyto fotosyntetické organismy na dlouhotrvající, uhlík absorbující zdroje světla pro budoucí technologie.

Pro přeměnu bioluminiscenčních řas na funkční technologii vědci suspendovali buňky v biokompatibilním hydrogelu a pomocí 3D tisku vytvořili složité, svítící struktury. Následně byl aplikací kyselých nebo zásaditých roztoků na tištěné tvary aktivován trvalý modrý svit po celém materiálu. Řasy proces tisku přežily a zůstaly zdravé a aktivní v gelovém prostředí po několik týdnů. Ty, které byly ošetřeny kyselým stimulantem, si udržely 75 procent své počáteční jasnosti i po měsíci používání. Giulia Brachi, první autorka studie, popsala objev správného chemického stimulantu jako velmi vzrušující moment, neboť se jedná o první úspěšné udržení luminiscence.

Jelikož tyto řasy přežívají na slunečním světle, mořské vodě a CO2, představují zdroj osvětlení, který aktivně čistí vzduch. Vědci si představují svět, kde autonomní podvodní roboti využívají svítící povrchy k navigaci v hlubokém oceánu bez těžkých baterií. Tyto živé materiály by také mohly sloužit jako indikátory bezpečnosti vody, svítící jasněji nebo tlumeněji v přítomnosti specifických toxinů. Tým nyní hledá další chemické spouštěče a snaží se získat ještě větší kontrolu nad svými malými, svítícími spolupracovníky. Pokud uspějí, budoucnost světla bude jasná a živá.