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)
(责任编辑：范晓婷)
