A fost creat materialul viu, care poate fi crescut într-o cană cu ceai

Inginerii de la Massachusetts Institute of Technology (MIT) și de la Imperial College din Londra au dezvoltat o nouă modalitate de a genera materiale rezistente și funcționale folosind un amestec de bacterii și drojdie, similar cu „mama kombucha”, un amestec folosit la fermentarea ceaiului.

Cu ajutorul acestui amestec, numit Syn-SCOBY (cultură simbiotică de bacterii și drojdie), cercetătorii au reușit să producă un material care conține enzime ce pot îndeplini numeroase funcții, cum ar fi detectarea poluanților din mediul înconjurător.

Materialul viu
Materialul poate detecta poluarea, dar poate fi programat să îndeplinească și alte funcții. Foto: Science Daily

De asemenea, specialiștii au arătat că pot încorpora și drojdie în acest amestec, realizând „materiale vii” care ar putea fi utilizate la purificarea apei sau pentru a produce ambalaje inteligente, care pot detecta fisurile.

 

„Diverse materiale vor putea fi cultivate acasă sau în instalații de producție locale, folosind mai degrabă biologia decât producția centralizată, care consumă o cantitate mare de resurse”, a afirmat Timothy Lu, profesor asociat de inginerie electrică, informatică și inginerie biologică.

Timothy Lu și Tom Ellis, profesor de bioinginerie la Imperial College din Londra, și-au publicat concluziile într-o lucrare publicată pe 11 ianuarie 2021 în revista Nature Materials.

Inspirați de kombucha

Kombucha
Kombucha este o băutură ușor alcoolizată și efervescentă, dulce, obținută din ceai negru sau verde și o cultură de bacterii și drojdie numită „mama kombucha”. Foto: The Spruce Eats

Cu câțiva ani în urmă, Lu și colegii săi au dezvoltat o modalitate de a utiliza bacteria E. coli pentru a genera biomembrane. Însă aceste membrane erau subțiri și de dimensiuni foarte mici, fiind dificil de utilizat la scară largă.

De aceea, cercetătorii și-au propus să găsească o altă modalitate de a utiliza microbii pentru a produce cantități mari de material.

S-au gândit să creeze o cultură de microbi asemănătoare cu „mama kombucha”, un amestec de bacterii și drojdie folosit la producerea celebrei băuturi kombucha.

„Mama kombucha” este un agent de fermentare care conține de obicei o singură specie de bacterii și drojdie. Introdusă în ceai, produce etanol, celuloză și acid acetic, care îi conferă băuturii kombucha aroma distinctă.

Majoritatea tulpinilor de drojdie naturale utilizate la fermentare sunt dificil de modificat genetic, astfel că cercetătorii au folosit o tulpină de drojdie creată în laborator, numită Saccharomyces cerevisiae.

Au combinat drojdia cu bacteriile numite Komagataeibacter rhaeticus, pe care colegii lor de la Imperial College din Londra le izolaseră deja dintr-o „mama kombucha”. Această specie poate produce cantități mari de celuloză.

Materialul poate fi programat să îndeplinească diverse funcții

Material viu 02
Materialul pe bază de drojdie și bacterii poate fi utilizat și la fabricarea de ambalaje. Foto: Material District

Deoarece au folosit o tulpină de drojdie creată în laborator, cercetătorii pot programa celulele pentru a îndeplini mai multe funcții; de exemplu, să producă enzime care strălucesc în întuneric sau să detecteze poluanții din mediu.

Drojdia poate fi, de asemenea, programată să descompună poluanții după detectarea lor.

De asemenea, bacteriile din cultură produc cantități mari de celuloză rezistentă, care servește drept „schelet”, bază pentru material.

Materialul crește în doar câteva zile pentru a crește materialul și, dacă trece suficient timp, poate ajunge la dimensiuni și grosimi considerabile.

„Credem că acest material este bun, foarte ieftin și foarte ușor de realizat în cantități mari. Poate fi produs în cantități de cel puțin o mie de ori mai mari decât materialul realizat pe bază de E. coli”, a declarat Tzu-Chieh Tang, unul dintre cercetătorii care au participat la studiu.

Pentru a demonstra potențialul culturii lor de microbi, pe care o numesc Syn-SCOBY, cercetătorii au creat un material care conține drojdie ce detectează estradiolul (o substanță folosită în industria farmaceutică, poluantă când sfârșește în mediu).

Într-o altă versiune, au folosit o tulpină de drojdie care produce o proteină strălucitoare numită luciferază atunci când este expusă la lumină albastră. Aceste tulpini de drojdie ar putea fi modificate pentru a detecta și alți poluanți, metale sau agenți patogeni.

Amestecul poate fi cultivat într-un mediu normal de cultură de drojdie, pe care cercetătorii l-au folosit pentru majoritatea studiilor lor. Dar specialiștii au demonstrat, de asemenea, că poate crește într-un recipient care conține ceai cu zahăr.

Kombucha 02
Așa arată „mama kombucha”, folosită la producerea celebrei băuturi. Foto: Bucha Brewers

Cercetătorii prevăd că aceste culturi ar putea fi personalizate pentru ca oamenii să le poată folosi acasă pentru producerea de filtre de apă sau alte materiale utile.

„Aproape oricine poate produce un astfel de material acasă. Nu trebuie să fii expert, ai nevoie doar de zahăr și de ceai pentru a furniza substanțele nutritive și de o bucată de Syn-SCOBY”, a conchis Tang.

Ca să știi mai mult, citește „Enciclopedia invențiilor”

Cartea conține o cronologie detaliată, îmbogățită cu ilustrații uimitoare, care spune povestea invențiilor și a descoperirilor făcute de-a lungul istoriei, de la cele mai primitive unelte de piatră până la cele mai recente sonde spațiale. Enciclopedia oferă amănunte despre cele mai importante evenimente științifice, cum ar fi Revoluția Industrială sau prima aselenizare, dar și despre extraordinara viaţă a oamenilor de știință ale căror idei au construit lumea așa cum o știm astăzi.

„Enciclopedia invențiilor” se găsește cu reducere pe Cărturești sau pe Libris.


Articol interesant? Dă-l mai departe!

Citește în continuare

Alte articole interesante

Lasă un comentariu