Ученые создали бактерии, меняющие цвет тканей
В поисках альтернативы коже и ее искусственным заменителям, модельеры могут теперь обратить внимание на материалы, созданные быстрорастущими, экологически чистыми бактериями. Однако окрашивание или добавление узоров на эти бактериальные текстильные материалы до сих пор предполагало использование экологически вредных красителей.
Новое исследование ученых из Университета Мэриленда предлагает решение: генетическая инженерия бактерий для производства пигмента меланина, что позволяет материалу самостоятельно окрашиваться. Это пример того, как биология может предложить продукты, которые не только обладают выдающимися свойствами, но и производятся с очень низким уровнем воздействия на окружающую среду и являются устойчивыми.
Текстильные материалы, созданные бактериями, представляют собой совершенно новый подход в производстве материалов. Заменитель кожи сделан из целлюлозы — основного структурного материала в растениях, который также производят несколько видов бактерий. В последние годы исследователи и дизайнеры начали производить текстиль из бактериальной целлюлозы как альтернативу коже и плетеру, некоторые из которых уже поступили на рынок.
Прочный текстиль, который ученые могут быстро вырастить в нужные формы и размеры, обладает многими свойствами традиционной кожи. Однако, хотя текстиль из бактериальной целлюлозы оказывает меньшее воздействие на окружающую среду, чем кожа или пластик, он изначально имеет естественный бежевый цвет. Это означает, что обычно его окрашивают с использованием традиционных процессов крашения, которые могут потреблять большое количество воды и выбрасывать в окружающую среду агрессивные химические вещества.
Исследователи из Имперского колледжа Лондона задались вопросом, могут ли бактерии быть обучены производить целлюлозу, которая изначально будет иметь темный цвет. Для этого они генетически модифицировали бактерию, производящую целлюлозу, Komagataeibacter rhaeticus — ту же бактерию, которая помогает ферментировать комбучу, добавив ген другой бактерии, производящей черный пигмент меланин.
Меланин придает цвет тканям во всем природном мире, включая кожу, глаза и волосы человека. Первые эксперименты не были обнадеживающими. Материал из целлюлозы казался бледным и выцветшим, а не темно-черным, как надеялись исследователи. Затем они обнаружили, что среда, в которой культивировалась K. rhaeticus в лабораторных условиях, становилась более кислой по мере роста бактерий, что мешало производству меланина.
Чтобы решить эту проблему, исследователи разработали двухэтапный процесс: после производства целлюлозы материал погружали в вибрирующую ванну с тем же pH, что и вода, и быстро развивался насыщенный черный цвет. Получив желаемый цвет, ученые вырастили листы бактериальной целлюлозы нужных размеров и форм для создания кошелька и верхней части обуви. Затем ученые использовали пресс с нагревом, чтобы уничтожить оставшиеся бактерии.
Исследователи также создали дизайны на текстиле, генетически модифицировав бактерии комбучи так, чтобы они производили пигмент меланина только при воздействии синего света, который проецировался в виде узоров на лист целлюлозы. Текстиль, окрашенный меланином, оказался таким же прочным, как и его неокрашенные аналоги из целлюлозы, отмечают исследователи.
Непосредственное изменение бактерий для производства узоров и цветов «сильно упрощает производство», что может помочь производителям масштабировать технику. Однако надо отметить, что производителям было сложно нарастить производство других видов биотекстиля, сохраняя при этом доступные цены для потребителей. Пока что энтузиастам устойчивости придется подождать, пока не появится другая бактериально произведенная обувь.
