Celuloza bakteryjna

Przyszłość inżynierii to zaprojektowane żywe materiały

Coraz bliżej stworzenia samoregenerujących się materiałów. Naukowcy z Imperial College London stworzyli trójwymiarowe bloki, które mogą się samoistnie regenerować w odpowiedzi na uszkodzenia mechaniczne.

Mowa o tzw. zaprojektowanych żywych materiałach (ELM), które mogą reagować na uszkodzenia i same się regenerować. Nowa praca, opublikowana w Nature Communications, może doprowadzić do stworzenia materiałów przyszłości, które wykrywają i naprawiają własne uszkodzenia. Nie chodzi tylko o systemy biologiczne. Takie ELM-y mogą naprawić ubytek w przedniej szybie samochodu, szczelinę w kadłubie statku czy dziurę w jezdni. Możliwości jest naprawdę wiele.

W przeszłości tworzyliśmy żywe materiały z wbudowanymi czujnikami, które mogą wykrywać wskazówki i zmiany środowiskowe. Teraz stworzyliśmy żywe materiały, które mogą wykrywać uszkodzenia i reagować na nie poprzez autoregenerację.

prof. Tom Ellis z Imperial College London

ELM-y to materiały przyszłości

Do stworzenia ELM-ów, naukowcy musieli zmodyfikować genetycznie bakterie Komagataeibacter rhaeticus, tak aby mogły one tworzyć fluorescencyjne kolonie o kształcie kuli – tzw. sferoidy. Dodatkowo, wyposażyli je w czujniki wykrywające uszkodzenia. Sferoidy zostały ułożone w różne kształty i wzory, co miało zademonstrować ich potencjał jako bloków konstrukcyjnych.

Test był prosty. Za pomocą dziurkacza biurowego naukowcy uszkodzili grubą warstwę celulozy bakteryjnej – podobnego do rusztowaniu materiału, wytwarzanego przez niektóre bakterie (powstają na nim ELM-y). Sferoidy zostały wprowadzone do otworów zrobionych przez dziurkacz i w ciągu trzech dni zaobserwowano idealną naprawę materiału. Był on strukturalnie stabilny i podobny do oryginału.

Umieszczając sferoidy w uszkodzonym obszarze i inkubując kultury, bloki były w stanie zarówno wyczuć uszkodzenie, jak i odtworzyć materiał, aby naprawić ubytek.

prof. Tom Ellis

Celuloza bakteryjna jest coraz popularniejsza na całym świecie – ze względu na jej właściwości i ekologiczny charakter. Wielu naukowców twierdzi, że może być ona jednym z najbardziej innowacyjnych materiałów przyszłości.

Uczeni z Imperial College London chcą teraz stworzyć nowe bloki budulcowe sferoid o różnych właściwościach, np. możliwości łączenia się z innymi materiałami, takimi jak bawełna, grafit czy żelatyna.