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近日，南昌大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院特聘教授熊威聯(lián)合浙江大學(xué)化學(xué)系唐?？到淌谠凇秶?guó)家科學(xué)評(píng)論》上發(fā)表文章，首次提出了“Microalgae-Material?Hybrid”(MMH)的概念，系統(tǒng)梳理了微藻—材料復(fù)合體的構(gòu)建方法以及其在能源和健康領(lǐng)域的應(yīng)用，闡釋了微藻-材料復(fù)合的化學(xué)機(jī)制。此外，文章還分析了微藻材料復(fù)合體的當(dāng)前問(wèn)題和未來(lái)挑戰(zhàn)，并對(duì)微藻—材料復(fù)合體助力碳中和的前景進(jìn)行了展望。

微藻是地球上古老而又廣泛存在的光合作用生物，同時(shí)也是地球上光合作用效率最高的生物，其光合作用效率是陸生植物的10到50倍。據(jù)估算，微藻每年可固定二氧化碳約900億噸，年固碳量占全球凈光合固碳的40%以上。

隨著全球變暖的加劇和我國(guó)“雙碳”計(jì)劃的提出，微藻的作用日益重要。但是受制于微藻自身的特性，微藻光合作用能量轉(zhuǎn)化尚無(wú)法實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。在自然界中，生命體可以通過(guò)生物礦化為自身形成有機(jī)—無(wú)機(jī)復(fù)合材料以實(shí)現(xiàn)功能的進(jìn)化并增強(qiáng)環(huán)境適應(yīng)性。受到生物礦化現(xiàn)象的啟發(fā)，科學(xué)家們嘗試通過(guò)材料與微藻的結(jié)合，賦予微藻新的功能，以實(shí)現(xiàn)對(duì)微藻光合作用能量的利用。相比于傳統(tǒng)的基因工程改造，這種基于材料的微藻功能化改造，操作更加簡(jiǎn)便，成本更加低廉。未來(lái)，微藻—材料復(fù)合技術(shù)在清潔能源、環(huán)境保護(hù)和生命健康等領(lǐng)域的應(yīng)用將有助于實(shí)現(xiàn)碳中和。

據(jù)了解，微藻-材料復(fù)合體的研究已經(jīng)進(jìn)行了十多年，其目的是在能源、環(huán)境和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用中增強(qiáng)復(fù)合體的生物功能。微藻與材料的復(fù)合已經(jīng)在二氧化碳固定、氫氣生產(chǎn)、生物電化學(xué)能量轉(zhuǎn)換和生物醫(yī)學(xué)治療等方面取得了重要進(jìn)展。這些研究強(qiáng)調(diào)了材料對(duì)微藻的改造作用，凸顯了材料在生物進(jìn)化中的重要意義，為材料在生物學(xué)中的應(yīng)用提供了創(chuàng)新的思路。微藻—材料復(fù)合技術(shù)是一種利用材料技術(shù)實(shí)現(xiàn)人工生物進(jìn)化的策略。隨著技術(shù)的進(jìn)步和應(yīng)用的開(kāi)發(fā)，微藻-材料復(fù)合體將會(huì)在實(shí)現(xiàn)碳中和的進(jìn)程中發(fā)揮更大的作用。此外，這一研究領(lǐng)域還有望催生一門(mén)新的學(xué)科，即材料生物學(xué)。

(南昌大學(xué)供圖)

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