Když rostlina vyklíčí a semenáček roste a zraje, tak se stává pevnější a odolnější. Vědci teď napodobili tento proces díky novému typu 3D biotisku, který využívá fotosyntetický inkoust, založený na špenátu.
Fotosyntéza probíhá v chloroplastech, organelách rostlinných buněk. Chloroplasty absorbují sluneční záření a jeho energii používají k přeměně oxidu uhličitého a vody na cukr glukózu. A glukóza slouží k produkci celulózy, což je nerozpustný polysacharid. Celulóza je přitom základní stavební látkou pevných stěn rostlinných buněk. Čím více je v rostlinných buňkách celulózy a podobných polysacharidů, tím pevnější rostlina je.
Qiming Wang z americké University of Southern California a jeho spolupracovníci převedli část těchto procesů do biotisku. Nejprve pomocí centrifugy získali chloroplasty z obyčejného špenátu, zakoupeného v obchodě. Chloroplasty ze špenátu poté přidali do polymerového inkoustu pro 3D biotisk. S tímto „fotosyntetickým“ inkoustem pak vytiskli trojrozměrné struktury. Když vytištěné objekty vystavili plnému osvětlení, tak v nich chloroplasty vyrobily celulózu, která objekty z fotosyntetického inkoustu opravdu zpevnila.
Výzkumníci jsou přesvědčeni, že když vystaví objekt z fotosyntetického inkoustu osvětlení po dobu dvou až čtyř hodin, tak by se měl zpevnit až šestkrát oproti původnímu stavu. Také by bylo možné vystavit působení světla jen vybrané části vytištěných objektů. Ty by se zpevnily, zatímco zbytek objektu by zůstal více flexibilní. Podobně se u rostlin stávají pevnějšími například ty části, které jsou vystavené většímu mechanickému namáhání.
Fotosyntetický inkoust přináší i samoopravnou funkci. Když se u 3D tištěného objektu z fotosyntetického inkoustu objeví prasklina, tak ji bude možné zacelit osvětlením poškozené části. Špenátové chloroplasty spustí fotosyntézu a vyrobí celulózu, která zajistí opravu. Pokud by bylo žádoucí naopak tento proces zastavit a stopnout produkci glukózy a tím pádem i celulózy, tak postačí objekt z fotosyntetického inkoustu zmrazit. Chloroplasty přestanou pracovat. Jejich aktivitu a tvorbu celulózy pak zase obnoví opětovné zahřátí vytištěných objektů na pokojovou teplotu.
Nový typ 3D biotisku by mohl přinést celou řadu zajímavých aplikací. Jednou z možností jsou podle tvůrců materiálu 3D biotištěné vložky do bot. Takové vložky by bylo možné vytvarovat a pak podle potřeby zpevnit světlem.
