Китайские специалисты в области материаловедения разработали функциональную живую ткань, созданную из мицелия. Этот материал обладает свойствами самовосстановления и самоочищения. Благодаря использованию генетически модифицированных дрожжей, ткань можно окрасить в различные цвета, а гифы другого гриба обеспечивают защиту от ультрафиолетового излучения. Об этих результатах было сообщено в журнале Science Advances.
Развитие материалов из мицелия
Несмотря на то, что материалы из мицелия уже используются в течение последнего десятилетия для создания мебели, упаковки, обуви, одежды и даже экологичных гробов, чаще всего мицелий подвергается термической обработке или длительной сушке. В результате получается материал, напоминающий кожу, который хоть и биоразлагаем, но значительно менее прочен. Хотя материалы и устройства из живого мицелия сложнее в производстве и встречаются реже, это направление исследований не является чем-то совершенно новым.
Создание программируемой ткани
Под руководством Чао Чжуна из Шэньчжэньского института передовых технологий, китайские материаловеды объединили два различных подхода для создания носимой программируемой ткани из живого мицелия. Авторы сначала вырастили гранулы мицелия гриба Cordyceps militaris, а затем сформировали из них тонкие листы. Первоначально материал оказался слишком хрупким, поэтому в состав перед раскатыванием был добавлен глицерин. После тестирования различных составов, команда остановилась на концентрации глицерина в десяти массовых процентах, что позволило увеличить пластичность примерно в полтора раза, при этом практически не снизив прочность.
Функциональность живого материала
Поскольку клетки гриба в тонком листе оставались жизнеспособными, ткань сохранила потенциал для дальнейшего роста. При нанесении питательной среды на определенные участки начинали развиваться новые воздушные гифы. Кроме того, ткань обладает возможностью ремонта: дыры можно закрывать, добавляя свежие гранулы мицелия, которые после высыхания надежно фиксируются с исходным материалом посредством водородных связей. Мелкие повреждения способны залечиваться самостоятельно, достаточно лишь слегка опрыскать материал водой. Авторы также отметили, что образовавшиеся воздушные гифы придают поверхности гидрофобные свойства, из-за чего капли воды формируют шарики и легко стекают, унося с собой загрязнения.
Окрашивание и защита от УФ
Для изменения цвета исследователи применили генетически модифицированные дрожжи Saccharomyces cerevisiae. Эти дрожжи прикрепляются к поверхности мицелия и производят пигменты различных оттенков. Различные штаммы дрожжей синтезируют красные, синие, фиолетовые или оранжевые пигменты, позволяя ткани принимать нужный цвет без использования традиционных красителей. Защиту от ультрафиолета обеспечил другой гриб — Aspergillus niger. Его гифы, богатые меланином, формируют дополнительный живой слой на поверхности ткани, который эффективно поглощает ультрафиолетовое излучение.
Применение и экономика
Исследователи изготовили из полученных листов платье, детали которого соединялись без использования нитей или клея; после увлажнения они прочно срастались благодаря водородным связям. Платье, окрашенное дрожжами и не содержащее металлических или пластиковых элементов, является полностью биоразлагаемым и полностью разлагается в компосте всего за сорок дней. Авторы оценили потенциал промышленного внедрения материала. По их прогнозам, при годовом выпуске тысячи тонн ткани, стоимость составит около 13 долларов за квадратный метр, при этом почти 40% расходов будет приходиться на питательную среду для культивирования грибов. Исследователи полагают, что этот показатель можно снизить путем замены части ингредиентов на недорогие сельскохозяйственные отходы.
