據(jù)外媒報道，當(dāng)一棵幼苗成長為一棵樹時，它的樹干和樹枝會變得更硬更強(qiáng)?？茖W(xué)家現(xiàn)在已經(jīng)在一種光合作用輔助的3D打印墨水中復(fù)制了這種效果，這種墨水部分由菠菜制成。光合作用始于被稱為葉綠體的植物細(xì)胞子結(jié)構(gòu)，它們吸收太陽光。它們利用光的能量將水和二氧化碳轉(zhuǎn)化為葡萄糖，再利用葡萄糖生產(chǎn)纖維素。因?yàn)槔w維素是植物細(xì)胞壁的主要成分，所以產(chǎn)生的纖維素越多，植物就越強(qiáng)壯。

在王啟明教授的帶領(lǐng)下，南加州大學(xué)維特比工程學(xué)院的研究人員開始復(fù)制這一過程，他們首先使用離心機(jī)從商店購買的菠菜中提取葉綠體。然后將這些葉綠體加入到一種可3D打印的聚合物墨水中，用來打印簡單的三維結(jié)構(gòu)。當(dāng)這些物體暴露在全光譜白光下時，葉綠體使聚合物內(nèi)產(chǎn)生纖維素，使物品變得更加堅(jiān)硬和堅(jiān)固。

科學(xué)家們現(xiàn)在認(rèn)為，兩到四個小時的光照可以使這種材料變得比原來的狀態(tài)強(qiáng)6倍。此外，通過只暴露結(jié)構(gòu)的某些部分，可以使其在某些方面變得更強(qiáng)，而在其他方面變得更靈活。更重要的是，就像樹枝在受到機(jī)械壓力時（如從樹枝上掛上重物）會變得更強(qiáng)一樣，3D打印材料同樣會在外力的作用下產(chǎn)生更多的纖維素。

最后，如果一個3D打印物體出現(xiàn)裂縫，光照會啟動一個自我修復(fù)過程，從而將該裂縫密封起來。如果有人想暫時停止菠菜葉綠體生產(chǎn)葡萄糖（以及延伸到纖維素），他們可以簡單地通過冷凍材料來實(shí)現(xiàn)--當(dāng)材料回暖到室溫時，葉綠體會再次活躍起來。

在其他可能的技術(shù)應(yīng)用中，該團(tuán)隊(duì)設(shè)想了定制的3D打印鞋墊，它可以根據(jù)人的腳的形狀塑造，并且可以調(diào)整到不同的硬度水平。

最近發(fā)表在《美國國家科學(xué)院院刊》雜志上的一篇論文對這項(xiàng)研究進(jìn)行了描述。