新型仿生墨水技術SNAP-X復育珊瑚礁

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科技產業資訊室(iKnow) - 廖雅韻發表於 2025年5月22日

圖、新型仿生墨水技術SNAP-X復育珊瑚礁

氣候變遷正使全球珊瑚礁面臨前所未有的危機，在海洋生態系統中珊瑚礁具保護海岸線、緩衝風暴與洪水的衝擊等功能，然而，珊瑚礁正以驚人的速度衰退，全球已有超過一半的珊瑚礁消失或破壞，對生物多樣性與海洋生態系統構成了嚴重威脅，為了應對這一挑戰，加州大學聖地牙哥分校的研究團隊開發出SNAP-X的生物墨水技術並發表於《Trends in Biotechnology》期刊，SNAP-X墨水的研發靈感來自於生物學家對結殼珊瑚藻(Crustose Coralline Algae, CCA)行為的研究，這些粉紅色的鈣質藻類被發現能夠釋放代謝物可吸引珊瑚幼蟲定植，科學家透過仿生化學信號來創造促進珊瑚幼蟲定植的環境，期望藉此推動珊瑚礁的修復與重建，為海洋環境帶來新的希望。

SNAP-X由矽奈米粒子(Silica nanoparticles, NPs)、生物聚合物(Biopolymers)和來自藻類的外排代謝物等組成，可創造一個吸引珊瑚幼蟲附著和生長的微棲地(Microhabitat)，為了促進珊瑚在自然環境中的定植，關鍵在於生物材料能夠在數週至數月內緩慢釋放化學信號，與珊瑚的主要產卵時機相吻合；相較於大多數生物醫學應用中設計為能在短時間內快速釋放藥物的NP，這種快速釋放特性並不適用於珊瑚工程，因此，SNAP-X的設計為一種完全無機、無孔的NP系統，並結合水凝膠基質(Hydrogel matrix)，其中，無孔的矽膠囊設計能穩定而緩慢的釋放化學信號；至於水凝膠採用聚乙二醇二丙烯酸酯(poly(ethylene glycol) diacrylate, PEGDA)和甲基丙烯酸明膠(Gelatin Methacrylate, GelMA)組合，PEGDA可有效提升材料的機械剛性與交聯效率，促進高度聚合與具備良好的抗污能力，而GelMA具生物相容性、生物可降解性與可調控的機械性質為理想的輔助材料，兩者結合增加結構穩定性與生物功能性，且SNAP-X是一種光交聯奈米材料，可以與光輔助3D列印方法一起使用，創造微圖案優化不同流動狀態下的化學訊號傳導。研究結果顯示，使用SNAP-X墨水後，夏威夷造礁珊瑚Montipora capitata的幼蟲附著率提高20倍以上，且當研究團隊提高墨水中代謝物的濃度時，幼蟲的附著密度也隨之增加，這表明，SNAP-X不僅能有效提高珊瑚幼蟲的定植機率，還能促進珊瑚的群體生長和繁殖。

由於部分珊瑚品種具有同步產卵的特性，研究人員建議將SNAP-X的部署時間與珊瑚的產卵週期相互配合，以最大化珊瑚繁殖與生長，此外，可以根據不同珊瑚品種的需求調整SNAP-X的成分，提升其應用的靈活性與效能，由於SNAP-X不含任何活體材料，不會造成生物污染問題，具備良好的環境安全性，目前，研究團隊正在擴大SNAP-X的生產規模，期望能盡快應用於實際場域，為珊瑚礁的復育與重建帶來助力。(950字；圖1)

參考資料：
An ink that boosts coral reef settlement by 20 times. ScienceDaily. 2025/05/14.
Kundu S et al.（2025）Biomimetic chemical microhabitats enhance coral settlement, Trends in Biotechnology. 2025/03/19.
New Gel Could Boost Coral Reef Restoration. UC San Diego. 2025/05/14.

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