近日，我院周加境特聘研究员、林炜研究员团队与澳大利亚皇家墨尔本理工大学Joseph J Richardson教授团队合作在国际学术期刊Advanced Materials在线发表了题为“Space-Efficient 3D Microalgae Farming with Optimized Resource Utilization for Regenerative Food”的研究论文，并入选卷首插图。我院硕士研究生刘海为论文第一作者，我院周加境特聘研究员、林炜研究员和皇家墨尔本理工大学Joseph J Richardson教授为共同通讯作者，本研究还得到了高分子科学与工程学院肖明特聘研究员团队、我院周建飞教授以及深圳大学刘宾教授团队的协助，轻工科学与工程学院为该论文的第一通讯单位。

随着全球气候变化与人口持续增长，现有食物系统已难以充分满足全人类的食物供给需求。据联合国统计，全球有近8.2亿人无法获得营养充足的食物，1.4亿5岁以下儿童因营养不良而发育迟缓。因此，开发新型可持续的食物来源迫在眉睫。微藻是一种富含蛋白质和其他关键营养元素的生物质资源，因其生长迅速、光合效率高、环境适应性强等特性，有望成为一种新型食物来源，对构建可持续食物系统具有积极作用。然而，微藻农业在光合自养生产过程中，存在水资源需求大、自遮蔽效应以及收获困难等难题，制约了微藻食品的高效规模化生产应用。

团队提出了一种融合3D打印技术和垂直农业理念的微藻固态培养范式，通过3D打印技术构建了具有定制化结构的活性藻基凝胶，开发了用于微藻3D固体培养的负载微藻的水凝胶（Biogenic Microalgae-laden Hydrogel，BMH）系统，实现了垂直固态培养，显著降低微藻农业对土地和水资源的需求。BMH有效减轻了光自遮蔽的工程难题，实现了光能的高效利用。BMH作为一种活性凝胶材料，具备响应外部环境变化的能力，赋予了其潜在的4D打印能力。该BMH系统能够制造天然粮食原料，如蛋白质、碳水化合物、脂类、叶绿素和类胡萝卜素，为健康食物供给提供了良好的支持。团队也进一步扩大了BMH的制备规模，论证了量产化进行食物生产的可行性。BMH充分展示了其在可持续发展农业中的巨大潜力，有助于应对全球粮食挑战和增强粮食安全。该研究进一步推动了我校在生物质材料的跨学科发展，并为“大食物观”指导下的微藻绿色食物制造的发展提供了新思路。

该研究工作得到了国家自然科学基金（52203273）、中央高校基本科研业务费专项资金、皮革化学与工程教育部重点实验室（四川大学）开放课题基金和温州鞋革产业研究院的资助。

文献链接：https://doi.org/10.1002/adma.202401172