玻璃是由沙子等物质中富含的二氧化硅构成的，如果将玻璃的纳米离子作为培养基来培育植物和真菌，再进行高温烧结，能否获得数纳米的微细结构呢？
九州大学研究生院工学研究院的津守不二夫教授、工学府硕士生（研究当时）古贺哲郎和中岛祥太等组成的研究团队，开发出一种在含有二氧化硅纳米粒子的特殊培养基中培养植物和真菌类，并将其生长模式转印成玻璃内的流道结构的技术。津守教授表示：“本研究最初只是出于‘种植后会怎么样’的好奇心，但出乎意料的是第一次尝试就很顺利，因此我们决定正式投入研究。”研究团队最终成功制作出了一种从黑麦的主根到侧根、根毛，乃至植物根部共生的菌根真菌菌丝层次分明、连续的流道结构。该研究成果已发表在期刊《Scientific Reports》上。
图1本研究得到的玻璃结构样品（左：黑麦；右：曲霉菌）。在透明的玻璃片内部形成了栩栩如生的植物及菌丝状的空腔。根毛状流道的直径约为10μm，菌丝流道的直径约为2μm。通过该方法，研究团队成功获得了微细且复杂的流道。（供图：九州大学）
虽然使用微细流道的技术在再生医学和环境与能源领域的重要性与日俱增。但用既往方法很难制造出自然界中存在的复杂而微细的三维结构。因此，研究团队将目光投向了在含有二氧化硅的培养基中培养植物，再通过高温烧结提取微细结构的方法。
但是，植物不能在有机溶液和树脂材料中生长。因此，研究团队通过在二氧化硅纳米粒子和水中混合，并使用了羟丙基甲基纤维素（HPMC）作为黏合剂，制备了一种适合植物生长的培养基。另外，研究团队从Admatechs公司获得了能够很好地分散在水中的二氧化硅纳米颗粒也是研究的关键。津守教授说：“我们尝试培育了从家居中心买来的黑麦种子，结果非常干净地提取出了细微结构。”
当将水注入制成的玻璃片时，证实了水从主根到根毛，再到菌根真菌菌丝形成的流道中能顺利流动。
此次开发的方法有望应用于热交换器及相关微细流道元件，以及组织工程学等工程领域。此外，由于它是一种有效的新方法，可用于固定难以在土壤中进行三维观察的生物体，并可有效观察细微三维结构，作为一种对植物根部和菌丝网络构成的根际状态进行固定和详细观察的新型研究方式，未来可期。
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
期刊：Scientific Reports
论文：Replicating Biological 3D Root and Hyphal Networks in Transparent Glass Chips
DOI：10.1038/s41598-024-72333-y
