Учёные создали пластиковую веганскую кожу, которая красится сама и выращивается из бактерий

Исследователи из Имперского колледжа Лондона генетически модифицировали бактерии для выращивания кожи, не содержащей животных и пластика, которая окрашивается самостоятельно.

В последние годы учёные и компании начали использовать микробы для выращивания устойчивых текстильных материалов или производства красителей для промышленности, но впервые бактерии были сконструированы для одновременного производства материала и его собственного пигмента.

Синтетическое химическое окрашивание — один из самых экологически токсичных процессов в моде, а чёрные красители, особенно используемые для окраски кожи, особенно вредны. Исследователи из Имперского колледжа поставили задачу использовать биологию для решения этой проблемы.

Исследователи заявляют, что их самокрасящаяся веганская кожа без пластика, из которой созданы прототипы обуви и кошельков, представляет собой шаг вперёд в поиске более устойчивой моды.

Их новый процесс, опубликованный в журнале Nature Biotechnology, теоретически также можно адаптировать для выращивания бактериями материалов различных ярких цветов и узоров, а также для создания более устойчивых альтернатив другим текстильным материалам, таким как хлопок и кашемир.

Ведущий автор, профессор Том Эллис из Департамента биоинженерии Имперского колледжа Лондона: «Изобретение нового, более быстрого способа производства устойчивых, самокрашенных альтернатив коже — это большое достижение для синтетической биологии и устойчивой моды. Бактериальная целлюлоза по своей природе веганская, а её выращивание требует крошечной доли выбросов углерода, воды, земельных ресурсов и времени по сравнению с разведением коров для кожи. В отличие от пластиковых альтернатив коже, бактериальную целлюлозу также можно производить без нефтехимии, и она будет безопасно и нетоксично биодеградировать в окружающей среде».

Сотрудничество с дизайнерами

Исследователи создали самокрасящуюся альтернативу коже, модифицировав гены вида бактерий, который производит листы микробной целлюлозы — прочного, гибкого и податливого материала, уже широко используемого в пищевой промышленности, косметике и текстиле. Генетические модификации «проинструктировали» те же микробы, которые выращивали материал, также производить тёмный чёрный пигмент эумеланин.

Они сотрудничали с дизайнерами, чтобы вырастить верхнюю часть обуви (без подошвы), выращивая лист бактериальной целлюлозы в специальном сосуде в форме обуви. После 14 дней роста, в течение которых целлюлоза приняла нужную форму, они подвергли обувь двум дням лёгкого встряхивания при 30°C, чтобы активировать выработку чёрного пигмента бактериями, чтобы он окрасил материал изнутри.

Они также сделали чёрный кошелёк, вырастив два отдельных листа целлюлозы, вырезав их по размеру и сшив вместе.

Помимо прототипов, исследователи продемонстрировали, что бактерии можно модифицировать с помощью генов от других микробов для выработки цвета в ответ на синий свет. Проецируя узор или логотип на листы с помощью синего света, бактерии реагируют, производя цветные белки, которые затем светятся.

Это позволяет исследователям проецировать узоры и логотипы на бактериальные культуры по мере роста материала, в результате чего узоры и логотипы формируются изнутри материала.

Соавтор, доктор Кеннет Уокер: «Наша техника работает в достаточно больших масштабах, чтобы создавать реальные продукты, как показано нашими прототипами. Отсюда мы можем рассматривать эстетику, а также альтернативные формы, узоры, текстиль и цвета. Эта работа также показывает влияние, которое может произойти, когда учёные и дизайнеры работают вместе. Как нынешние и будущие пользователи новых текстильных материалов, выращенных бактериями, дизайнеры играют ключевую роль в продвижении захватывающих новых материалов и дают экспертные отзывы для улучшения формы, функции и перехода к устойчивой моде».

Более экологичная одежда

Исследовательская группа теперь экспериментирует с различными цветными пигментами, чтобы использовать те, которые также могут производиться микробами, выращивающими материал.

Профессор Эллис: «Микробы уже напрямую решают многие проблемы кожи животного происхождения и пластиковой кожи, и мы планируем подготовить их для расширения в новые цвета, материалы и, возможно, узоры. Мы с нетерпением ждём сотрудничества с индустрией моды, чтобы сделать одежду, которую мы носим, более экологичной на протяжении всей производственной линии».

Авторы тесно сотрудничали с Modern Synthesis, лондонской компанией в области биодизайна и материалов, специализирующейся на инновационных продуктах из микробной целлюлозы.