Биотехнология и многофункциональные свойства искусственного живого текстиля. Мицелиальная текстильная платформа сочетает в себе структурную целостность гранул C. militaris с программируемыми метаболическими функциями инженерных микробов. (А) Схема процесса изготовления, показывающая самосборку гранул в виде пленок. Полученная в результате живая ткань обладает отличными функциональными свойствами, включая (B) самопигментацию, достигаемую с помощью искусственных дрожжей, вырабатывающих натуральные пигменты; (C) свойства самоочищения, обеспечиваемые гидрофобным структурированным воздушным мицелием; и (D) внутренняя защита от ультрафиолета, присущая богатым меланином воздушным гифам. Эта платформа может быть доработана с помощью дополнительных стратегий функционализации, позволяющих использовать ее в самых разных областях - от экологически чистого текстиля до передовых биоинженерных материалов.
Одежда, которая самостоятельно затягивает повреждения, может менять цвет, защищать владельца от ультрафиолета и после использования практически полностью исчезать в почве. Звучит как научная фантастика, однако именно такую технологию представила международная группа исследователей во главе с учеными Китайской академии наук. Работа опубликована в журнале Science Advances.
Не кожа и не пластик: в основе — живой мицелий
Вместо привычных тканей исследователи использовали мицелий гриба Cordyceps militaris. В отличие от большинства предыдущих разработок, где грибные клетки погибали во время производства, новая технология сохраняет их живыми. Именно это делает материал не просто биополимером, а своеобразной живой платформой с программируемыми свойствами.
Образец предмета одежды с текстильными вставками из мицелия грибов и поверхностным слоем из воздушных гиф. Структурированная поверхность, покрытая грибами, обладает водоотталкивающими свойствами и способностью к самоочищению.Сначала гриб выращивали в жидкой питательной среде до образования однородных гранул. Затем массу помещали в формы и высушивали, а чтобы листы не становились ломкими, добавили глицерин. После такой обработки материал сохранил жизнеспособность клеток, но приобрел гибкость, напоминающую кожу.
Самое интересное началось после изготовления ткани. На поверхность мицелия ученые закрепили генетически модифицированные дрожжи, синтезирующие различные пигменты, благодаря чему материал получил возможность приобретать разные цвета. В другом эксперименте сверху добавили гриб, богатый меланином, который обеспечил естественную защиту от ультрафиолетового излучения.
Предмет одежды в полный рост, содержащий текстильные компоненты с грибами, изготовленный с использованием программируемой платформы fungal, описанной в этом исследовании.Порвал одежду? Добавь воды
Авторы исследования также изготовили прототип платья, способного самостоятельно восстанавливать повреждения. Если ткань порвалась, достаточно нанести несколько капель воды и свежие гранулы мицелия — живые клетки начинают разрастаться и постепенно сшивают разрыв.
Кроме того, ученые научились буквально выращивать декоративные элементы: питательный раствор наносили на поверхность в виде рисунка, после чего именно в этих местах появлялся пушистый слой грибных волокон. Таким способом удалось сформировать листья и даже логотип исследовательского института.
Крылья бабочки изготовлены из того же синего текстильного материала fungal, который использовался при демонстрации одежды. Изображение иллюстрирует цвет, возможность придания формы и универсальность дизайна программируемой платформы fungal.Не менее впечатляет и экологическая сторона разработки. Испытания показали, что изготовленная из такого материала коробка, закопанная в землю, полностью разлагается всего за 41 день.
При этом сами разработчики подчеркивают: до массового производства еще далеко. Материал пока не проверяли на долговечность при ежедневной носке, устойчивость к стирке, комфорт и воздухопроницаемость. По мнению авторов, если технология пройдет все испытания, она скорее подойдет для кратковременного использования — например, в индустрии моды, выставочных проектах или одноразовых экологичных изделиях.
Текстильное полотно из грибов с криволинейной поверхностью, напоминающее кожу, демонстрирует гибкость и текстуру поверхности.Существует также этический аспект. Грибы рода Cordyceps — изощренные паразиты насекомых. Их споры, попадая в тело уязвимых беспозвоночных, часто не просто убивают взрослое насекомое или его преимагинальную форму, а кардинально меняют поведение хозяина, заставляя, например, беднягу взбираться как можно выше по стеблям и веткам растений.
Когда насекомое, наконец, погибает, из него прорастают плодовые тела паразита. С большой высоты споры разлетаются дальше, и шанс встретить новую жертву увеличивается. О грибах-манипуляторах и насекомых-зомби читайте здесь.
Согласятся ли модники и модницы носить одежду или белье из зомбирующих грибов — большой вопрос. Впрочем, в Китае восприятие капризов природы немного отличается от нашего.
Cordyceps militaris паразитирует на гусенице моли Thaumetopoea pityocampaГрибной мицелий уже несколько лет используют для создания альтернативы натуральной коже, упаковочных материалов и строительных панелей.
Идея «живых» носимых материалов обсуждается в научной среде давно: ранее исследователи демонстрировали грибные биосенсоры, способные реагировать на механические воздействия и изменения окружающей среды.
Грибы шиитаке, вешенки и кордицепс (внизу справа) в китайском овощном магазине.Про упаковку и декоративные элементы интерьера из мицелия грибов рассказывает недавний материал Hi-Tech Mail.
Источник новости: hi-tech.mail.ru
