Что такое живые материалы? Грибы и водоросли для развития устойчивых и натуральных продуктов

Новые устойчивые, гибкие, но, прежде всего, живые материалы были разработаны на основе семинаров по исследованиям EMPA Швейцарии

Такополагаемые живые материалы все чаще используются в исследованиях для разработки новых материалов, устойчивых и биоразлагаемых. Часто это грибы, водоросли или одноразовые организмы. Другие натуральные материалы, однако, кома целлюлоза, лигнин или хитин, являются биоразлагаемыми веществами в их чистой форме. Но они имеют более ограниченную производительность: менее устойчивые, долговечные, гибкие. Чтобы повысить их свойства, мы должны прибегнуть к химическим процессам, которые изменяют их естественную устойчивость.

Исследователи целлюлозы и деревянные материалы EMPA, швейцарская лаборатория по новым материалам, сделали шаг вперед, разработав биологический материал, который бродит по этому компромиссу. Новый материал, на самом деле, устойчив к разрыву и универсальному, благодаря ряду отрывков и не -химических веществ. Его секрет? Это живой материал.

Оптимизирован по природе

В качестве основы для их инновационного материала исследователи использовали милий грибов Schizophyllum Communeшироко распространенный гриб, который растет на мертвой древесине. Миели — это нитевидные грибковые структуры, аналогичные корням, которые уже являются предметом интенсивных исследований в качестве потенциальных источников материалов. Обычно смертоносные волокна, известные как IFE, очищаются и, при необходимости, химически обработанные, ищут компромисс между производительностью и устойчивостью.

Живые материалы: новый подход

Команда EMPA выбрала другой подход. Вместо того, чтобы относиться к мицелию, они используют его полностью. Во время роста гриб не только образует IFE, но и так называемый внеклеточный матрикс: сеть различных фиброзных макромолекул, белков и других биологических веществ, секретируемых живыми клетками. «Гриб использует этот внеклеточный матрикс для обеспечения структуры и других функциональных свойств. Потому что мы не должны делать то же самое? «Объясняет Ашутош Синха, исследователь EMPA».Nature уже разработала оптимизированную систему«, Добавляет Густав Нистрем, глава целлюлозной лаборатории и деревянных материалов.

Как они достигли нового материала

От огромного генетического разнообразия Schizophyllum Communeвыбрали штамм, который производит особенно высокие уровни двух макромолекул: полисахарид длинного ген и белок, сходное с гидрофобинным мылом. Благодаря их структуре гидрофобины накапливаются в интерфейсах между полярными и положительными жидкостями, такими как вода и масло. Schizofillano — это нанофибер: меньше толстого нанометра, но более чем в тысячу раз дольше. Вместе эти две биомолекулы обеспечивают свойства живого материала живого материала, которые делают его подходящим для широкого спектра применения.

Применение живого гриба

В своем исследовании недавно опубликовано в журнале Продвинутые материалыПредставлено два возможных применения для живого материала: пленка, похожая на пластик и эмульсию. Эмульсии представляют собой смеси двух или более жидкостей, которые обычно не смешиваются. Общим примером является молоко, салат или заправка майонеза. Различная косметика, краски и картины также представляются в форме эмульсий.

Задача состоит в том, чтобы стабилизировать эти смеси, чтобы они не отделялись в отдельных жидкостях с течением времени. Именно здесь живой мицелий показывает свои сильные стороны: как волокна, так и гидрофобины Schizophille действуют как эмульгаторы. И гриб продолжает выпускать все большее количество этих молекул. «Поэтому его использование в качестве эмульгатора в косметической и пищевой промышленности особенно интересно«, Подчеркивает Nyström.

От конвертов для батарей компоста

Исследователи могут контролировать свойства грибкового материала, изменяя условия, в которых выращивается гриб. Также было бы возможно использовать другие штаммы, которые производят другие функциональные макромолекулы, которые, следовательно, реагируют на их окружающую среду. Этот материал был бы одновременно биоразлагаемым и биоразградатором: он Schizophyllum Commune Он может активно разложить древесину и другие растительные материалы. «Вместо компостируемых пластиковых пакетов их можно использовать для сумки, которые сами по себе компостируют органические отходыЯ », предлагает исследователь.

Существуют также многообещающие приложения для мицелия в области устойчивой электроники. Например, грибковый материал показывает обратимую реакцию на влажность и может использоваться для получения биоразлагаемых датчиков влажности. Больше больше: грибковая биобаста и бумажная батарея. «Мы хотим создать компактную и биоразлагаемую батарею, чьи электроды состоят из живой «грибковой бумаги»«Синха заключает.

Что такое живые материалы?

Живые материалы — захватывающая граница материальной науки — вместо того, чтобы производиться с помощью традиционных промышленных процессов, материалы создаются или модифицируются с использованием живых организмов, таких как бактерии, грибы, водоросли или даже клетки млекопитающих.

Ключевые характеристики живых материалов:

• Био-сбоя: они продуцируются или собираются живыми клетками и микроорганизмами.
• Саморелентный: некоторые живые материалы имеют возможность восстановить себя самостоятельно.
• Адаптируемые: они могут реагировать на изменения окружающей среды, изменяя свои свойства.
• Устойчивый: они часто используют возобновляемые ресурсы и низкие процессы воздействия на окружающую среду, с потенциальной биоразлагаемостью.
• Функциональные: они могут быть разработаны для выполнения конкретных функций, таких как очистка воздуха или воды, производство энергии или высвобождение лекарств. (Pt)