玻璃是由沙子等物質中富含的二氧化矽構成的，如果將玻璃的奈米離子作爲培養基來培育植物和真菌，再進行高溫燒結，能否獲得數奈米的細結構呢？
九州大學研究生院工學研究院的津守不二夫教授、工學府碩士生（研究當時）古賀哲郎和中島祥太等組成的研究團隊，開發出一種在含有二氧化矽奈米粒子的特殊培養基中培養植物和真菌類，並將其成長模式轉印成玻璃内的流道結構的技術。津守教授表示：「本研究最初只是出於‘種植後會怎麼樣’的好奇心，但出乎意料的是第一次嘗試就很順利，因此我們決定正式投入研究。」研究團隊最終成功製作出了一種從黑麥的中軸根到側根、根毛，乃至植物根部共生的菌根真菌菌絲層次分明、連續的流道結構。該研究成果已發表在期刊《Scientific Reports》上。
圖1本研究得到的玻璃結構樣品（左：黑麥；右：麴黴菌）。在透明的玻璃片内部形成了栩栩如生的植物及菌絲狀的空腔。根毛狀流道的直徑約爲10μm，菌絲流道的直徑約爲2μm。透過該方法，研究團隊成功獲得了微細且複雜的流道。（供圖：九州大學）
雖然使用微細流道的技術在再生醫學和環境與能源領域的重要性與日俱增。但用既往方法很難製造出自然界中存在的複雜而微細的三維結構。因此，研究團隊將目光投向了在含有二氧化矽的培養基中培養植物，再透過高溫燒結提取細結構的方法。
但是，植物不能在有機溶液和樹脂材料中成長。因此，研究團隊透過在二氧化矽奈米粒子和水中混合，並使用了羥丙基甲基纖維素（HPMC）作爲黏合劑，製備了一種適合植物成長的培養基。另外，研究團隊從Admatechs公司獲得了能夠很好地分散在水中的二氧化矽奈米顆粒也是研究的關鍵。津守教授說：「我們嘗試培育了從家居中心買來的黑麥種，結果非常乾淨地提取出了細微結構。」
當將水注入製成的玻璃片時，證實了水從中軸根到根毛，再到菌根真菌菌絲形成的流道中能順利流動。
此次開發的方法有望應用於熱交換器及相關微細流道元件，以及組織工程學等工程領域。此外，由於它是一種有效的新方法，可用於固定難以在土壤中進行三維觀察的生物體，並可有效觀察細微三維結構，作爲一種對植物根部和菌絲網路構成的根圈狀態進行固定和詳細觀察的新型研究方式，未來可期。
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
期刊：Scientific Reports
論文：Replicating Biological 3D Root and Hyphal Networks in Transparent Glass Chips
DOI：10.1038/s41598-024-72333-y
