NOAA は海洋環境を保護するために、Formlabs 3D プリンターを使用して新しい耐久性のあるサンゴ種を作成しています。

NOAA は海洋環境を保護するために、Formlabs 3D プリンターを使用して新しい耐久性のあるサンゴ種を作成しています。
2022 年 9 月 1 日、Antarctic Bear は、米国海洋大気庁 (NOAA) の科学者が Formlabs 3D プリンターを使用して、変化する海洋条件に耐えることができる新しい耐久性のあるサンゴの種を作成していることを知りました。

NOAA チームは、進行中のサンゴ研究の一環として、革新的な方法を利用して野生のサンゴを研究し、制御された実験室環境でサンゴの特定の生息条件を再現し、新しいサンゴ種を育てています。
丈夫な海洋生物を3Dプリント NOAA の大西洋海洋気象研究所 (AOML) の海洋生物学者ネイト・フォーメル氏とその同僚は、4 台のステレオリソグラフィー (SLA) プリンター (Formlabs の Form 2 と Form 3、および同社の Fuse 1 選択的レーザー焼結 (SLS) マシン) を使用して、重いサンプラー ハウジング、実験用センサーや機器の固定具、社内の水槽構造用のカスタム部品を印刷しています。これらの部品は、サンゴの適応と、水温の上昇や気候変動などの極端な条件に対するサンゴの耐性を高める方法を研究するために使用されます。
NOAA の研究者は、サンゴ礁の研究と監視のための繰り返し使用可能なカスタム部品を作成するために、従来の製造方法ではなく 3D プリントを選択し、プロセスを高速化し、コストを削減しました。彼らの仕事の鍵となるのは、過酷な海洋環境に耐えられる防水部品の開発です。ただし、これは高価になる可能性があります。たとえば、海水の状態を継続的に監視して、水温、酸性度、光、流量が実験室内で同じであることを確認するために使用される海面下自動サンプラー (SAS) の製造コストは 1,000 ドルを超える場合があります。対照的に、3D プリントでは製造コストをわずか 220 ドルにまで削減できるため、NOAA はわずかなコストで研究の望ましい複雑さを維持できます。さらに、自動フィーダーや撹拌プレートなどの実験設備は、水しぶきや腐食性の塩分を含んだ空気に耐えられるように 3D プリントされました。
より低コストでより少ない労力で、NOAA は自社の研究所内でより頻繁にテストを再現できるようになります。 3D プリント設計をオープンソースにすることで、世界中の研究者が同じ技術を使用できるようになります。より多くの研究室がこの研究を再現するにつれて、NOAA はより強力なデータを得て、より効果的に新しいサンゴ種を開発できるようになります。
電子 DNA 用の地下自動サンプラー (SASe)、SLA エンド キャップ、サンプル ボックス、内部アーマチュア付き。画像提供:NOAA/AOML。
海洋生息地の復元<br /> 森林再生が野生生物の保護に不可欠であるのと同様に、サンゴの再生は魚類やその他の海洋生物にとって貴重な生息地であり、特に1950年以降地球上のサンゴ礁の半分が失われていることを考えると、沿岸インフラの保護に役立ちます。気候変動が現在の速度で続くと、大規模な介入がなくても、熱帯のサンゴ礁生態系は今世紀末までに地球規模の絶滅に直面する可能性がある。
気候変動の影響に対抗するため、世界中の研究者がサンゴ礁の生態系の再構築に役立つ新しい技術を採用しています。これは、カリフォルニア大学サンディエゴ校(UCSD)ナノエンジニアリング学部の海洋生物学者ダニエル・ワンプラサート氏が行っている研究の場合です。ワンプラサート氏はバイオプリンティングに着目し、生体模倣の3Dプリントサンゴを開発しました。カリフォルニアの別の場所では、デザイン技術者のアレックス・スコフィールド氏が、3Dプリントを活用して、乱獲、汚染、気候変動によって悪影響を受けた海洋生態系の保護とサンゴ礁の修復に取り組んでいます。現在、多くの科学者が、3D プリント技術を使用して新しいサンゴの成長スペースを作成する方法を研究しています。
宿主生物としてのサンゴは、多くの場合、数千または数十万の個々のポリプで構成されており、それぞれのポリプには、サンゴの健康と栄養に寄与する複雑な微生物叢が宿っています。さらに、サンゴ礁を形成するサンゴは、サンゴ礁の枠組みや生息地と呼ばれる構造を形成する、硬い岩のような物質である炭酸カルシウムを分泌します。この生息地とそれが支えるサンゴ礁の生態系は非常に貴重であり、海洋における生物多様性の最も高い集中度を代表しています。サンゴは水中生物にとって不可欠であるだけでなく、漁業や観光業を支え、波力や嵐から海岸線を守るなど、米国経済にとっても極めて貴重な存在です。
実験用サンゴ礁研究室では、各タンクに特定の制御があり、カスタムの電子機器ハウジングが必要です。画像提供: NOAA/AOML。
NOAA の先進製造設計研究所<br /> サンゴとサンゴ礁の生物相が地球規模の変化にどのように反応するかを理解することは、NOAA の AOML ​​の作業にとって非常に重要であり、この取り組みを主導しているのは、サンゴプログラムの主任研究員であるイアン・エノックスです。フロリダ州マイアミを拠点とするこの海洋生物学者は、NOAA の先進製造設計研究所を率いており、研究者に Formlabs のプリンターキットを含むさまざまなツールを提供しています。 AOML ​​の研究者は 3D プリントを通じて、新しいアプリケーションのプロトタイプを迅速に作成してテストし、研究目標の達成に役立てることができます。実際、Formlabs プリンターの運用により、実験の精度と比較可能性が標準化および向上し、新しいテクノロジーの開発が促進されました。
新たな、より過酷な海洋環境で繁栄するサンゴの特徴を特定するために、フォーメル氏、エノックス氏、および彼らの同僚は、火山の噴出孔付近で見られるような、より酸性化した海洋で予想される条件下で現在繁栄しているサンゴを探した。この課題を達成するために、チームはサンゴ礁の水サンプルを収集し、サンゴの生息環境の強度と変動性を理解するための SAS を作成しました。彼らはこれらのサンプラーの設計をオープンソースにして、世界中の他のグループがこのツールを使用し、3D プリントを使用してサンプラーのコストを削減し、多額の資本予算をかけずに多数のサンプラーを構築して展開できるようにしました。さらに、自動化により同期したサンプリングが可能になり、研究者はさまざまな時間や場所での水の状態を正確に把握できるようになります。
△ドライトートゥガス社製自動地下水サンプラー(SAS)の導入。画像提供:NOAA/AOML ​​フォーメル氏によると、「サンプリングの自動化は、科学を向上させ、科学研究を容易にする魅力的なアイデアです。同期されたサンプリングスケジュールを設定すれば、さまざまな場所の水質化学組成の正確な画像が得られます。」
これは、NOAA の AOML ​​先進製造設計研究所から生まれた数多くのプロジェクトの 1 つにすぎません。 Formel と Enochs は、水域での DNA サンプル採取用の環境 DNA サンプラー、呼吸と石灰化の分析用の水中培養チャンバーなどにも 3D プリントを使用しています。
コーラル、Formlabs

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