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近日，南昌大學化學化工學院特聘教授熊威聯合浙江大學化學系唐睿康教授在《國家科學評論》上發表文章，首次提出了“Microalgae-Material Hybrid”（MMH）的概念，系統梳理了微藻—材料復合體的構建方法以及其在能源和健康領域的應用，闡釋了微藻-材料復合的化學機制。此外，文章還分析了微藻材料復合體的當前問題和未來挑戰，并對微藻—材料復合體助力碳中和的前景進行了展望。
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“雙碳”計劃的提出，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化尚無法實現大規模應用。在自然界中，生命體可以通過生物礦化為自身形成有機—無機復合材料以實現功能的進化并增強環境適應性。受到生物礦化現象的啟發，科學家們嘗試通過材料與微藻的結合，賦予微藻新的功能，以實現對微藻光合作用能量的利用。相比于傳統的基因工程改造，這種基于材料的微藻功能化改造，操作更加簡便，成本更加低廉。未來，微藻—材料復合技術在清潔能源、環境保護和生命健康等領域的應用將有助于實現碳中和。
據了解，微藻-材料復合體的研究已經進行了十多年，其目的是在能源、環境和醫學等領域的應用中增強復合體的生物功能。微藻與材料的復合已經在二氧化碳固定、氫氣生產、生物電化學能量轉換和生物醫學治療等方面取得了重要進展。這些研究強調了材料對微藻的改造作用，凸顯了材料在生物進化中的重要意義，為材料在生物學中的應用提供了創新的思路。微藻—材料復合技術是一種利用材料技術實現人工生物進化的策略。隨著技術的進步和應用的開發，微藻-材料復合體將會在實現碳中和的進程中發揮更大的作用。此外，這一研究領域還有望催生一門新的學科，即材料生物學。
（南昌大學供圖）
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