Jag trodde att jag hade hört allt jag behövde veta om 3D-printade koraller för några år sedan, men jag hade fel.
För några år sedan visade D-Shape, en då framväxande tillverkare av 3D-skrivare, ett sätt att 3D-utskrift av korallrev med hjälp av deras konkreta tryckprocess.
I grund och botten utvecklade de en grov design för en korallliknande betongkonstruktion, 3D-printade de sedan och släppte dem i havet på en lämplig plats. Tanken var att den naturliga världen snart skulle ockupera den nya livsmiljön och utlösa utvecklingen av ett ekosystem.
Detta tillvägagångssätt har tidigare använts genom att sänka förfallna fartyg för att bilda "konstgjorda rev". De verkar vara lite framgångsrika. Åtminstone tills jag läst en berättelse från Cambridge University, där de har utvecklat, med folk från UCSD, ett mycket effektivare 3D-printat korallrevskoncept som använder levande materia.
Tanken är att ett mer levande ekosystem skulle kunna skapas genom att först etablera biologi på lägsta nivå. Det vill säga uppmuntra tillväxten av alger inom revstrukturen, på vilken andra högre nivåer av flora och fauna kan växa. Detta kan närma sig de mycket höga effektivitetsnivåerna som produceras av naturliga korallrev.
Bionic korallrev
De har utvecklat vad de kallar en "bionic" korallrev. Det är en process som försöker optimera ljusfördelningen.
Vänta, ljusfördelning? Vad handlar det om?
Det visar sig att de mycket komplexa geometrierna som finns i levande koraller faktiskt är designade för att optimera ljuset som faller genom vattnet på strukturen. Detta är korallens sätt att maximera ytan som exponeras för ljus för att möjliggöra optimal tillväxt av algerna som hålls av de små koralldjuren i kolonin.
Forskarna försökte replikera detta tillvägagångssätt genom att först fånga verkliga korallstrukturer med hjälp av optisk koherenstomografiskanning för att få de nödvändiga geometrierna.
Deras 3D-utskriftsprocess använder "fotosyntetiskt material som efterliknar korallvävnad och skelett". Detta är intressant eftersom de trycker både levande och icke-levande material för att skapa en funktionell struktur.
De förklarar några av de inblandade komplexiteten:
"Fotonfördelningen hanteras huvudsakligen av aragonitskelettet, där ljus läcker ut ur skelettet och in i korallvävnad och försörjer fotoner djupt inne i koralliten4,10. Dessutom kan ljus komma in i korallvävnaden lättare än det kan fly, eftersom lågvinklat uppsvällande ljus fångas av inre reflektion på grund av brytningsindexfel mellan korallvävnaden och det omgivande havsvattnet11. Vi härmade dessa ljushanteringsstrategier och designade en bionisk korall gjord av hållbara polymerer för förbättrad ljusabsorption och tillväxt av mikroalger."
Och det är inte bara geometrin det handlar om här. Forskarna var tvungna att utföra betydande arbete för att identifiera rätt typ av alger att använda. Det är en fascinerande kontrast till typiska 3D-utskriftsprojekt där det vanligtvis bara är ett material i fråga.
Ovanpå allt detta måste bioprintningsprocessen vara mycket snabb för att undvika att tryckmaterialet dör, en annan aspekt som vanligtvis inte finns i konventionell 3D-utskrift.
Deras arbete involverade att producera testtryck i centimeterskala, medan en kommersiell verksamhet som avsåg att deponera dessa utskrifter för att bilda ett konstgjort rev med nödvändighet skulle vara mycket större. Det ställer några frågor om processens skalbarhet och effektivitet, men de har åtminstone lyckats bokstavligen 3D-printa ett levande korallrev.
