據(jù)Goodchild-Michelman IM 2023年2月11日（Materials Today Bio，2023，19：100583-100583.）報道，藍藻更容易進行基因操作，開發(fā)新生物材料。藍藻具有碳捕獲潛力，例如使用基因工程藍藻生產(chǎn)食用染料和調(diào)味品的Spira；使用藍藻遞送治療分子的生物藥物公司Lumen Bioscience，還有從藍藻中提取工業(yè)生物化學品的Photanol 公司。

1 用于碳捕獲的生物復合材料

鑒于藍藻的光合效率，已經(jīng)有許多開發(fā)藍藻培養(yǎng)系統(tǒng)的碳封存的嘗試。 一種新型的碳捕獲生物復合材料已經(jīng)被設(shè)計出來，它使用生物乳膠黏合劑將藍藻包裹在絲瓜海綿支架上。 絲瓜的多孔性，即干燥的絲瓜果實，使其具有較大的高表面，為藍細菌的光合作用提供良好的通氣性。這種生物復合材料固定碳的效率高、污染少、用水少。若把系統(tǒng)中使用的野生型菌株替換成一種經(jīng)過設(shè)計能將二氧化碳轉(zhuǎn)化為有用的生物產(chǎn)品的菌株，該生物復合材料將在商業(yè)上可行。 另外，如果工程藍藻可以利用固定碳促進生物礦化或合成不易生物降解的難降解生物聚合物，則該系統(tǒng)可適用于長期碳封存和儲存。 不過，這種生物復合材料的一個問題是黏附力減弱，幾周后一些細胞從黏合劑中流失到生長介質(zhì)中，這會降低生物復合材料的碳固定效率。 一個潛在的解決方案是使用自然形成生物膜的藍藻，或者在聚球菌中設(shè)計細胞外聚合物質(zhì)（EPS）的分泌來促進黏附。

2 生物光電技術(shù)

在生物膜中，某些藍藻在光合作用時將電子轉(zhuǎn)移到膜上，產(chǎn)生光電流。 當生物膜生長在電極上時，這種光電流可以被"收獲"。目前，已有3D 打印電極柱制成，以有效地利用來自Synechocystis sp.PCC 6803 或Nostoc punctiformme 生物膜的光電流。 研究者使用氣溶膠噴射打印方法，用氧化銦錫顆?！澳贝蛴〕鲆粋€新穎的分支支柱結(jié)構(gòu)，使光和電解質(zhì)滲透到整個過程。 其獲得的光電流輸出是半人工光合作用系統(tǒng)中報道的最高的，與現(xiàn)有生物燃料系統(tǒng)的效率相媲美。 為了擴大這項技術(shù)的規(guī)模，使其與其他能源競爭，需要改進這些材料中的電子轉(zhuǎn)移。 目前，在對外膜蛋白進行基因編碼以增強細胞外電子轉(zhuǎn)移和結(jié)合碳納米管等非生物材料來改善功能方面，已經(jīng)展開了一些工作。

3 細胞內(nèi)生物材料

藍藻有由蛋白質(zhì)外殼組成的微室，圍繞著具有特定功能的酶，就像真核細胞中的細胞器一樣。 其中兩個微區(qū)室，羧基體和氣體囊泡，是生物技術(shù)應(yīng)用的強有力的候選者。 羧基體使藍藻能夠有效地固碳，若將羧基體引入植物葉綠體，則可能會改善植物的碳固定。 最近，一組最小的4 個羧基體基因被插入煙草后成功地產(chǎn)生了簡化的羧基體結(jié)構(gòu)。 氣囊讓藍藻可以在水柱中垂直移動。 最近有研究發(fā)現(xiàn)，從藍藻中純化的囊泡可以散射聲音，使它們成為非侵入性超聲成像的候選造影劑。 針對在醫(yī)療設(shè)備中使用純化的藍藻氣囊作為超聲波和MRI 的穩(wěn)定高造影劑，已經(jīng)有了初步研究。此外，一項體內(nèi)研究表明，氣體囊泡在活的哺乳動物宿主中具有跟蹤微生物細胞位置的潛力。 對藍藻進行工程改造，以調(diào)節(jié)它們對特定刺激的氣囊的產(chǎn)生，可以使生物材料具有響應(yīng)性浮力。