Уперше дослідники з Університету Рочестера і Делфтського технологічного університету в Нідерландах використали 3D-принтери (нову техніку біодруку) для створення з водоростей живих фотосинтетичних матеріалів, які є міцними і еластичними.
– Тривимірний друк зарекомендував себе як ефективна технологія виготовлення живих матеріалів з великою кількістю екологічних та інших переваг. Наші фотосинтетичні живі матеріали – це величезний крок уперед у цій сфері, оскільки вони є першим прикладом модифікованого фотосинтетичного матеріалу, ще й доволі міцного для використання, – заявила доцент кафедри біології в Рочестері Енн С. Меєр.
Робота з розробки матеріалу на біологічній основі є останньою в серії досліджень, проведених лабораторією Меєр.
Щоб створити фотосинтетичні матеріали, дослідники почали з неживої бактеріальної целюлози – органічної сполуки, яку виробляють і виділяють бактерії. Бактеріальна целюлоза має багато важливих механічних властивостей, зокрема гнучкість, міцність і здатність зберігати свою форму за будь-яких фізичних деформацій.
Бактеріальна целюлоза подібна паперу в принтері, а живі мікроводорості діють як чорнило. Меєр і її колеги використовували 3D-принтер для нанесення живих водоростей на бактеріальну целюлозу.
Комбінація живих (мікроводорості) і неживих (бактеріальна целюлоза) компонентів стала основою для виготовлення унікального матеріалу, наділеного фотосинтетичною якістю водоростей і стійкістю бактеріальної целюлози. Матеріал міцний і еластичний, а також екологічно чистий, біорозкладний і простий у виробництві.
Характеристики матеріалу роблять його ідеальним кандидатом для безлічі застосувань, зокрема й для нових винаходів. Йдеться про штучне листя, фотосинтетичну шкіру та біоодяг.
Наприклад, штучне листя – це матеріал, що імітує справжнє листя, оскільки він використовує сонячне світло для перетворення води та вуглекислого газу – основного чинника зміни клімату – в кисень і енергію, так само як справжнє листя під час фотосинтезу. Листя накопичує енергію в хімічну форму у вигляді цукрів, які потім можна перетворити в паливо. Отже, штучне листя пропонується як спосіб виробництва сталої енергії в місцях, де рослини погано ростуть, зокрема в космічних колоніях.
Ще одне застосування матеріалу – фотосинтезувальна шкіра, яку можна використовувати для трансплантатів шкіри.
– Генерований кисень може допомогти прискорити загоєння будь-яких ран під дією світла, – стверджує Меєр.
Крім забезпечення екологічно чистої енергії та лікування, матеріали також можуть змінити моду. Біоодяг із водоростей усуне деякі негативні екологічні наслідки нинішньої текстильної промисловості. Зокрема, ці високоякісні тканини екологічні у виготовленні і здатні повністю розкладатися.
Біоодяг також очищатиме повітря, видаляючи вуглекислий газ шляхом фотосинтезу, а ще його не доведеться прати так само часто, як звичайний, що скорочує споживання води.
Маски для обличчя, флакони з антисептиком для рук та одноразові рукавички спровокували спалах забруднення довкілля у світі.
Джерело: University of Rochester