Исследователи из Имперского колледжа Лондона генетически сконструировали бактерии для выращивания кожи, которая сама себя окрашивает.
В последние годы ученые и компании начали использовать микроорганизмы для выращивания экологически чистого текстиля или производства красителей для промышленности, но это первый случай, когда бактерии были сконструированы таким образом, чтобы одновременно производить материал и собственный пигмент.
Синтетическое химическое окрашивание - один из самых экологически токсичных процессов в моде, а черные красители - прежде всего те, что используются для окрашивания кожи, особенно вредны. Исследователи решили использовать биологию для решения этой проблемы. По словам авторов, их самоокрашивающаяся кожа, из которой были изготовлены прототипы обуви и кошельков, представляет собой шаг вперед в поисках более экологичной моды.
Новый технологический процесс, опубликованный в журнале Nature Biotechnology, теоретически может быть адаптирован для выращивания бактериями материалов с различными яркими цветами и узорами, а также для создания более экологичных альтернатив другим видам текстиля, таким как хлопок и кашемир. Ведущий автор работы Том Эллис из отделения биоинженерии Имперского колледжа Лондона рассказал: "Изобретение нового, более быстрого способа производства экологически чистой, самоокрашивающейся кожи - большое достижение для синтетической биологии и экологичной моды.
Бактериальная целлюлоза по своей природе является веганской, и для ее выращивания требуется лишь малая доля выбросов углекислого газа, воды, землепользования и времени, затрачиваемых на выращивание коров для производства кожи. В отличие от пластиковых альтернатив кожи, бактериальная целлюлоза также может быть изготовлена без использования нефтехимикатов и будет безопасно и нетоксично разлагаться в окружающей среде.
Исследователи создали альтернативу самоокрашивающейся коже, изменив гены одного из видов бактерий, производящих листы микробной целлюлозы - прочного, гибкого и податливого материала, который уже широко используется в пищевой, косметической и текстильной промышленности. Генетические изменения "проинструктировали" те же микробы, которые выращивали материал, также производить черный пигмент - эумеланин.
Вместе с дизайнерами они создали верхнюю часть обуви (без подошвы), вырастив лист бактериальной целлюлозы в специально изготовленном сосуде в форме обуви. После 14 дней роста, в течение которых целлюлоза приобрела правильную форму, они подвергли обувь двухдневному осторожному встряхиванию при температуре 30°C, чтобы активизировать выработку черного пигмента бактериями, который окрашивал материал изнутри. Они также изготовили черный бумажник, вырастив два отдельных листа целлюлозы, вырезав их по размеру и сшив вместе.
Помимо прототипов, исследователи продемонстрировали, что бактерии могут быть сконструированы с использованием генов других микроорганизмов для производства цветов под воздействием синего света. Если спроецировать, с помощью синего света, на листы рисунок или логотип, бактерии начинают вырабатывать цветные белки, которые затем светятся.
Это позволяет проецировать узоры и логотипы на культуры бактерий по мере роста материала, в результате чего узоры и логотипы формируются изнутри материала.
"Наш метод позволяет создавать реальные продукты в достаточно больших масштабах, как показали наши прототипы. Теперь мы можем продумать эстетику, а также альтернативные формы, узоры, текстиль и цвета. Эта работа также показывает, какой эффект может быть достигнут при совместной работе ученых и дизайнеров. Дизайнеры, как настоящие и будущие создатели нового текстиля, выращенного бактериями, играют ключевую роль в продвижении новых интересных материалов и предоставлении экспертной оценки для улучшения формы, функциональности и перехода к экологичной моде", - отметил Эллис.
Сейчас исследовательская группа экспериментирует с различными красящими пигментами, которые также могут быть произведены микробами, выращивающими материал. Микробы уже непосредственно решают многие проблемы замены производства кожи на основе животных и пластика, и мы планируем подготовить их к использованию новых цветов, материалов и, возможно, узоров. Мы с нетерпением ждем возможности сотрудничать с индустрией моды, чтобы сделать одежду, которую мы носим, более экологичной на протяжении всего производственного цикла", - сообщил Эллис.
Авторы тесно сотрудничали с лондонской компанией Modern Synthesis, специализирующейся на биодизайне и производстве материалов из инновационной микробной целлюлозы.
