Obecnie materiały wykonane z szybko rosnących, przyjaznych dla środowiska bakterii to atrakcyjna alternatywa dla zamienników skóry lub sztucznego plastiku. Kolorowanie lub dodawanie na nich wzorów wciąż jednak oznaczało pracę ze szkodliwymi dla środowiska barwnikami. Naukowcy z Imperial College London (USA) postanowili sprawdzić, czy bakterie można nakłonić do produkcji celulozy, która będzie naturalnie ciemna.
Badanie amerykańskich naukowców, opublikowane w czasopiśmie „Nature Biotechnology”, opisuje nowe rozwiązanie polegające na tym, że genetycznie zmodyfikowane bakterie do produkcji pigmentu melaniny przyczyniają się do tego, że materiał sam się zabarwia.
– To przykład, jak biologia może sama dostarczyć produkty, które nie tylko mają niezwykłe właściwości, ale mogą być wytwarzane również z bardzo niskim śladem węglowym – mówi Sara Molinari, biolog syntetyczny z University of Maryland (USA). Tekstylia wytwarzane przez bakterie to zupełnie nowe podejście do produkcji materiałów. Ten substytut skóry jest wykonany z celulozy, czyli materiału strukturalnego znajdującego się w roślinach, a także wytwarzany przez kilka gatunków bakterii.
W ostatnich latach naukowcy oraz projektanci zaczęli poszukiwać możliwości produkcji materiałów z celulozy bakteryjnej jako alternatywy dla skóry (część jest już dostępna na rynku). Stworzono wytrzymałą tkaninę, którą szybko można przekształcić w niestandardowe kształty i która ma wiele właściwości takich jak tradycyjna skóra. Jednak tekstylia z celulozy bakteryjnej są naturalnie beżowe, a to oznacza, że trzeba je barwić przy użyciu tradycyjnych metod i już przestają być już takie eko.
Naukowcy z Imperial College London (ICL), aby dowiedzieć się, czy można nakłonić bakterie do produkcji naturalnie ciemnej celulozy, zmodyfikowali genetycznie bakterię wytwarzającą celulozę – Komagataeibacter rhaeticus (tę samą, która pomaga fermentować kombuchę), dodając gen z innej bakterii, który wytwarza czarny pigment melaniny (melanina nadaje kolor tkankom, w tym ludzkiej skórze, w oczach i włosach).
Wczesne eksperymenty amerykanów nie były obiecujące. Materiał celulozowy wydawał się blady i wyblakły, a nie ciemnoczarny. Szukali przyczyny. Okazało się, że pożywka używana do hodowli Komagataeibacter rhaeticus, przechowywana w laboratorium w pojemnikach, w miarę wzrostu bakterii stawała się coraz bardziej kwaśna, hamując produkcję melaniny. Aby rozwiązać ten problem, opracowali dwuetapowy proces: po wyprodukowaniu celulozy zanurzyli materiał w kąpieli wibracyjnej o tym samym pH co woda, dzięki czemu szybko pojawiał się bogaty czarny kolor; następnie wyhodowali arkusze celulozy bakteryjnej do odpowiednich rozmiarów i kształtów (do wykonania portfela i górnej części buta). Pozostałe bakterie zabijali prasą termiczną. – Kolor był naprawdę uderzający – mówi współautor badania Tom Ellis, biolog syntetyczny z ICL. – O wiele bardziej, niż sobie wyobrażaliśmy – podkreśla.
Wzory na tekstyliach udało się stworzyć wówczas, gdy zmodyfikowano genetycznie bakterie kombuchy tak, aby wytwarzały pigment melaniny wystawione na działanie niebieskiego światła, emitowanego we wzorach na arkuszu celulozy.
Badacze dodatkowo zauważyli, że tkaniny barwione melaniną są tak samo trwałe, jak ich niebarwione odpowiedniki z celulozy. – Dość trudno jest osiągnąć coś, co będzie genialne w praktyce: nie rozpadnie się w ciągu 10 lat i jednocześnie zniknie w ciągu pół roku, gdy zostanie wrzucone do kompostu – zaznacza Ellis. – W firmach modowych jest wielkie pragnienie tworzenia tekstyliów mikrobiologicznych i wykorzystania biotechnologii, aby się do tego zbliżyć – podkreśla.
Na razie entuzjaści zrównoważonego rozwoju będą musieli jeszcze trochę poczekać, choć naukowcy są już blisko znalezienia ideału.
Źródło: nature.com; science.org
Foto: pixabay.com