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2021/10/18
注射綠藻來供氧？中風新療法中的光合作用！
德國科學家把綠藻注射蝌蚪的血液中，立即就在蝌蚪半透明的血管中進行光合作用、製造氧氣，並能有效地拯救缺氧的蝌蚪大腦神經元，這樣的「呼吸」新療法，比科幻小說更科幻！
當德國研究人員把綠藻注射蝌蚪正在跳動的心臟時，這個半透明的動物血管逐漸變成綠色，而綠藻會在光照下產生氧氣
綠藻如何幫助蝌蚪的大腦提供氧氣？
青蛙是水陸兩棲的動物，終其一生擁有3種不同的呼吸技術——鰓、肺和皮膚，有科學家通過注射綠藻進入蝌蚪的血液中，以光合作用的原始技術為蝌蚪供氧，使蝌蚪能夠「呼吸」外，綠藻所產生的氧氣更能修復神經細胞的活力。而這種看似風馬牛不相及的技術與應用的相結合，在數位製造時有所聞，把細菌化身為微型3D列印機、或是3D列印生物器官的技術，都是起初看似科幻，但實際是真的可研究並能實現的科技。
注入的綠藻(綠色部分)在血管(紅色部分)內，像極了一串珍珠
生物計劃與生物學原理的正確結合
當研究人員在研究非洲爪蟾蝌蚪的大腦耗氧量時，因一位植物學家而引發了把植物生理學與神經科學結合的想法——利用光合作用來為神經細胞提供氧氣。這個想法看似牽強，但實則可行，因為在自然界中，藻類一直生活在海綿、珊瑚和海葵中，為它們提供氧氣、甚至營養物質，既然都是生物，那麼像青蛙這樣的脊椎動物為何不行？如同數位製造的仿生技術，多是以生物的基礎結構為技術發想，進而應用到機器人的功能開發上。
為了探索這種可能性，研究團隊將綠藻(Chlamydomonas renhardtii)和藍藻(Synechocystis)注入蝌蚪的心臟，隨著蝌蚪每次的心跳，藻類通過血管抵達大腦，並使半透明的蝌蚪變成了亮綠色，而當光線照射到蝌蚪的身上時，這兩種藻類會向附近的細胞泵出氧氣。
當藻類都分佈至大腦後，研究人員把蝌蚪的頭部分離出來，並將頭部放置在一個含有維持細胞功能、充滿必要營養物質的氧氣浴池中，研究人員可監測蝌蚪頭部的神經活動和氧氣水平。當研究人員耗盡浴池中的氧氣時，神經就會停止跳動並陷入靜默狀態，然而，當照亮蝌蚪的頭部後，它會在15-20分鐘內重啟神經活動，這比在沒有藻類注射的情況下使用氧氣來補充浴池，快了大概兩倍，而神經恢復的表現也與氧氣耗盡前一樣好，甚至更好，證明光合作用的方法是快速且有效的。
研究人員說︰「我們成功展示了這種方法的原理實驗，證明了光合作用與生物結合的功效是非常強大及可行的，原則上，這項研究並不僅僅應用在蝌蚪上，這是為了啟動其他研究的第一步而已。」
光合作用的供氧技術之未來發展
雖然，研究人員認為這個研究可能會為中風或因缺氧環境(例如深海和高海拔地區)而誘發的疾病提供新療法，但其實藻類還不能真的進入人類的血液循環中。因此，該研究團隊的下一步，是研究注射的藻類是否能在蝌蚪體內存活，並繼續產生氧氣，而且還不會引起對動物造成嚴重破壞的免疫反應。
研究人員還希望其他研究分離組織或器官的實驗室，可受惠於這項光合作用與生物結合的研究——引入產氧的藻類，能幫助這些生物組織茁壯成長並提高存活率，從而可能減少對活體動物進行實驗的需求。
在動物身上進行光合作用，進而為神經細胞供氧，這件事聽起來很科幻吧？其實，在數位製造的領域中，也常常有了新的想法和新的概念後，才能探索新的科技與技術，這是推動科學發展的不二法門！把想像力轉化成實踐力，儘管看似天馬行空，可是當你實際操作起來，也許真能發掘出另一片新天地！
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