3 Minutės
Naujos kartos biologiškai skaidžios medžiagos: gyvos ir tvarios
Medžiagų mokslas žengia inovatyvius žingsnius kuriant tvarias alternatyvas įprastiems plastikams. Empa – Šveicarijos Federalinės medžiagų mokslo ir technologijos laboratorijos – tyrėjai pristatė išskirtinę naują medžiagą, kuri ne tik yra lanksti, tvirta ir biologiškai skaidoma, bet ir gyva. Šis gyvas biopolimeras, sukurtas iš skiautėtosios geltonpintės (Schizophyllum commune) micelio, žada tapti realia alternatyva naftos pagrindu gaminamiems plastikams, kurie didina ekologinę taršą.
Biologinė inžinerija: grybų potencialo išnaudojimas
Šio tyrimo ašyje – micelis, tanki, siūliška grybų šaknų struktūra. Skirtingai nei įprastai apdorojant bioskaidžias medžiagas, Empa komanda sukūrė būdą, leidžiantį procesų metu išlaikyti didžiąją dalį natūralaus micelio biologinio aktyvumo. Atsargiai paverčiant micelio pluoštus į skystą suspensiją, buvo sukurta vadinamoji Gyvojo pluošto dispersija (angl. Living Fiber Dispersion, LFD). Ši gelio pavidalo bioplastiko medžiaga gali būti formuojama į įvairias formas, todėl yra tokia pat universali kaip ir daugelis sintetinių plastikų.
Pagrindinė mokslinė naujovė slypi ne tik grybų ląstelių, bet ir išorcellulinės matricos naudojime – biologinių medžiagų rinkinys, kurį grybas natūraliai gamina suteikdamas struktūrą ir unikalų funkcionalumą. „Grybas pasitelkia šią matricą struktūrai ir savybėms suformuoti,“ aiškina Empa medžiagų mokslininkas Ashutosh Sinha. „Kodėl mums nepabandžius padaryti to paties?“
LFD savybės ir pritaikymo galimybės
Naudodami specialiai išvestą Schizophyllum commune padermę, tyrėjai pasiekė gausų dviejų svarbių molekulių gamybą: stipraus polisacharido – šizofilanano, ir hidrofobino baltymo, kuris svarbus paviršiaus sąveikoms. Šie komponentai užtikrina gyvos medžiagos tvirtumą, lankstumą ir ilgaamžiškumą.
Vienas pagrindinių LFD pritaikymo būdų – itin plonos, biologiškai skaidžios plėvelės, pasižyminčios dideliu tempiamuoju stiprumu. Mokslininkai mato dideles perspektyvas ten, kur ypač reikalingi plastiko pakaitalai: pavyzdžiui, kompostuojamos šiukšlių maišeliuose, kurie suyra kartu su organinėmis atliekomis, ar naujos kartos ypač plonose biologiškai suyrančiose baterijose elektronikai.
Be to, LFD puikiai veikia kaip natūralus emulsiklis, leidžiantis sumaišyti ir sujungti medžiagas, kurios paprastai nesimaišo. Tokios savybės labai vertinamos maisto pramonėje ir kosmetikoje, kur emulsikliai naudojami įvairiuose kasdieniuose produktuose – nuo ledų iki šampūnų. Kadangi ši medžiaga išlieka gyva, ji gali ir toliau natūraliai generuoti naudingas molekules, kurios, kaip pažymi Sinha, gali ilgainiui užtikrinti išskirtinį emulsijų stabilumą – retas bruožas biomedžiagų srityje.
Saugumas ir valgumas: bioplastikų naujas požiūris
Unikali šiame grybinės kilmės bioplastike – jo saugumas. LFD sukuriamas iš valgomų grybų, todėl yra netoksiškas ir saugus vartoti žmonėms, ko dažnai negali pasiūlyti įprasti bioplastikai, kuriuose gali būti kenksmingų priedų. Tai atveria naujas galimybes naudoti LFD maisto pakuotėse ar kosmetikoje, kur ypač svarbūs yra netoksiškumas ir biologiškas suyrimas.
Perspektyvos: gyvų medžiagų ateitis
Nors LFD jau demonstruoja įspūdingas perspektyvas, Empa mokslininkai mano, kad tai tik pradžia. Tobulinant grybų padermes ir auginimo sąlygas, ateityje bus galima kurti pritaikytas gyvąsias medžiagas su specifinėmis mechaninėmis, cheminėmis ar net elektrinėmis savybėmis, leidžiančiomis gaminti naujos kartos biomedžiagas pagal poreikį ir gamtos įkvėptu būdu.
Grybų biotechnologijos ir micelis jau dabar įkvepia daug technologinių inovacijų – nuo išmaniųjų vaistų pernešėjų iki savitaisančių tekstilės gaminių. Tyrėjai vis dažniau renkasi micelio biomedžiagas kaip tvarią alternatyvą sintetiniams plastikams. Gyvi biopolimerai, jungiantys gamtos ir sintetikos savybes, suteikia ypatingų pranašumų – visišką biologišką skaidumą, savarankišką regeneraciją ir jautrumą aplinkai. „Biologiškai skaidžios medžiagos visada reaguoja į aplinką,“ teigia kitas Empa mokslininkas Gustav Nyström. „Norime rasti sritis, kur tokia sąveika nėra trūkumas, o gali tapti privalumu.“
Išvada
Gyvų, grybų pagrindu sukurtų biomedžiagų plėtojimas žymi svarbų žingsnį link žiedinės ir tvarios medžiagų ekonomikos. Susiduriant su augančiomis plastiko taršos problemomis, tokios inovacijos kaip LFD rodo, kad derinant gamtos išmintį su moksliniais metodais galime sukurti saugias, biologiškai skaidžias ir itin dinamiškas medžiagas. Toliau tyrinėjant micelio ir grybų biotechnologijų galimybes, žaliųjų biomedžiagų ateitis atrodo ne tik gyvybinga, bet ir perspektyvi.
Komentarai