Живые коралловые рифы состоят из жестких пористых «скелетов», населенных крошечными коралловыми полипами, которые их построили. Новый исследовательский проект направлен на восстановление поврежденных рифов быстрее, чем когда-либо, с использованием напечатанных на 3D-принтере скелетов, сделанных из того же материала, что и настоящие.
Прежде всего, были другие проекты, которые пытались стимулировать рост кораллов, помещая искусственные скелеты на существующие рифы. Однако в большинстве случаев эти скелеты были сделаны из таких материалов, как бетон или полимеры.
Это означает, что переносимые водой коралловые полипы, прибывающие на риф, должны были выделять карбонат кальция на структуры, чтобы «сделать их своими собственными». Учитывая, что некоторые кораллы растут со скоростью всего несколько миллиметров в год, восстановление рифов таким образом может занять довольно много времени.
Стремясь ускорить процесс, ученые из Университета науки и технологий имени короля Абдаллы в Саудовской Аравии (KAUST) разработали метод изготовления скелетов, полностью состоящих из карбоната кальция. Процесс, известный как 3D CoraPrint, начинается с 3D-сканирования скелета естественного коралла. Далее можно использовать любой из двух методов печати.
В первом сценарии, полученная компьютерная 3D модель используется для печати реплики скелета, сделанной из обычного материала, такого как пластик. Затем это используется для создания силиконовой формы, которая впоследствии заполняется «экологичными и устойчивыми» чернилами из карбоната кальция. Как только эти чернила затвердевают под воздействием света, готовый скелет из карбоната кальция удаляется из формы.
Другой вариант - просто напечатать на 3D-принтере реплику скелета прямо из чернил из карбоната кальция, которые застывают по мере их нанесения на платформу для печати.
В любом случае готовый продукт затем засевается небольшими фрагментами живых кораллов, чтобы дать толчок процессу колонизации полипов после того, как искусственный скелет будет помещен на риф.
Структуры засеяны фрагментами живых кораллов (справа). Фото: KAUST/Anastasia Serin.
По мнению исследователей, у обоих способов печати есть свои плюсы и минусы. Если создается форма, то из этой формы можно быстро отлить множество скелетов, но они должны быть относительно небольшими, чтобы чернила могли застыть. Прямая 3D-печать занимает больше времени, но позволяет создавать более крупные скелеты самых разных форм.
«С помощью 3D-печати и форм мы можем добиться гибкости и имитации того, что уже происходит в природе», - говорит Зайнаб Хан, возглавляющая исследование вместе с Шарлоттой Хаузер и Хамедом Альбалави. «Структура и процесс могут быть максимально приближены к природе. Наша цель - способствовать этому».
Исследование описано в статье, недавно опубликованной в журнале ACS Sustainable Chemistry & Engineering.
Источник: KAUST
