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近日，南昌大学化学化工学院特聘教授熊威联合浙江大学化学系唐睿康教授在《国家科学评论》上发表文章，首次提出了“Microalgae-Material?Hybrid”(MMH)的概念，系统梳理了微藻—材料复合体的构建方法以及其在能源和健康领域的应用，阐释了微藻-材料复合的化学机制。此外，文章还分析了微藻材料复合体的当前问题和未来挑战，并对微藻—材料复合体助力碳中和的前景进行了展望。
微藻是地球上古老而又广泛存在的光合作用生物，同时也是地球上光合作用效率最高的生物，其光合作用效率是陆生植物的10到50倍。据估算，微藻每年可固定二氧化碳约900亿吨，年固碳量占全球净光合固碳的40%以上。
随着全球变暖的加剧和我国“双碳”计划的提出，微藻的作用日益重要。但是受制于微藻自身的特性，微藻光合作用能量转化尚无法实现大规模应用。在自然界中，生命体可以通过生物矿化为自身形成有机—无机复合材料以实现功能的进化并增强环境适应性。受到生物矿化现象的启发，科学家们尝试通过材料与微藻的结合，赋予微藻新的功能，以实现对微藻光合作用能量的利用。相比于传统的基因工程改造，这种基于材料的微藻功能化改造，操作更加简便，成本更加低廉。未来，微藻—材料复合技术在清洁能源、环境保护和生命健康等领域的应用将有助于实现碳中和。
据了解，微藻-材料复合体的研究已经进行了十多年，其目的是在能源、环境和医学等领域的应用中增强复合体的生物功能。微藻与材料的复合已经在二氧化碳固定、氢气生产、生物电化学能量转换和生物医学治疗等方面取得了重要进展。这些研究强调了材料对微藻的改造作用，凸显了材料在生物进化中的重要意义，为材料在生物学中的应用提供了创新的思路。微藻—材料复合技术是一种利用材料技术实现人工生物进化的策略。随着技术的进步和应用的开发，微藻-材料复合体将会在实现碳中和的进程中发挥更大的作用。此外，这一研究领域还有望催生一门新的学科，即材料生物学。
（南昌大学供图）
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