科學(xué)家們使用一種新方法，在實(shí)驗(yàn)室中利用細(xì)菌制造出可持續(xù)的彩虹色纖維。
科學(xué)家利用基因工程細(xì)菌以一鍋法同時(shí)制造和著色織物。與目前依賴化石燃料的方法相比，這項(xiàng)新技術(shù)提供了一種更簡(jiǎn)單、更可持續(xù)的生產(chǎn)彩色紡織品的方法。
在11月12日發(fā)表在《Trends in Biotechnology》雜志上的一項(xiàng)新研究中，研究人員通過(guò)改變細(xì)菌生長(zhǎng)的條件，創(chuàng)造了跨越彩虹顏色的纖維素纖維。
合成纖維“在很大程度上依賴于化學(xué)合成和后處理步驟，這些步驟耗能、費(fèi)力、對(duì)環(huán)境有害�！痹撗芯康闹饕髡�、韓國(guó)高等科學(xué)技術(shù)學(xué)院化學(xué)和生物分子工程系教授Sang Yup Lee說(shuō)，這種過(guò)程會(huì)產(chǎn)生大量的溫室氣體排放，用重金屬和致癌物質(zhì)污染水和土壤。
因此，近年來(lái)，使用由細(xì)菌發(fā)酵生產(chǎn)天然纖維的替代方法的趨勢(shì)日益增長(zhǎng)。纖維素是一個(gè)有希望的目標(biāo)，因?yàn)檫@種材料模仿了棉花等織物中的天然纖維。許多細(xì)菌通常將葡萄糖轉(zhuǎn)化為纖維素纖維，以提供結(jié)構(gòu)支撐并抵御其他微生物。然而，細(xì)菌產(chǎn)生的纖維素天然是白色的，這意味著它在加工后往往需要染色。
Lee和他的團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在已經(jīng)簡(jiǎn)化了這一過(guò)程，在產(chǎn)生天然著色劑的微生物旁邊培養(yǎng)產(chǎn)生纖維素的細(xì)菌。研究小組使用產(chǎn)色大腸桿菌菌株創(chuàng)造了兩類染料：較暗的紫色素(產(chǎn)生紫色、藍(lán)色和綠色等顏色)和較暖的類胡蘿卜素(產(chǎn)生紅色、橙色和黃色等顏色)。
最初，研究人員對(duì)Komagataeibacter xylinus細(xì)菌菌株的代謝途徑進(jìn)行了基因改造，以增加發(fā)酵過(guò)程中的纖維素產(chǎn)量。隨后將產(chǎn)生紫色桿菌素的大腸桿菌加入到反應(yīng)容器中，產(chǎn)生紫色、藍(lán)色和綠色染色的織物。
然而，該團(tuán)隊(duì)無(wú)法使用相同的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)更溫暖的色調(diào)，因?yàn)榧?xì)菌沒(méi)有產(chǎn)生足夠的染料來(lái)染色纖維素織物，可能是由于細(xì)菌生長(zhǎng)不良。為了解決這個(gè)問(wèn)題，他們向產(chǎn)類胡蘿卜素的大腸桿菌培養(yǎng)物中加入了預(yù)生長(zhǎng)和處理過(guò)的纖維素。這種共培養(yǎng)方法成功地產(chǎn)生了紅色、橙色和黃色染色的織物，從而完成了團(tuán)隊(duì)的彩虹調(diào)色板。
總的來(lái)說(shuō)，這種方法“消除了對(duì)單獨(dú)染色和洗滌過(guò)程的需要，”Lee說(shuō)，并補(bǔ)充說(shuō)這有助于減少化學(xué)廢物和水的消耗。
有色細(xì)菌纖維素顯示出對(duì)酸、堿、熱處理和洗滌的整體強(qiáng)穩(wěn)定性。然而，研究小組指出，需要進(jìn)一步的工作來(lái)全面測(cè)試這些材料——特別是檢查它們對(duì)工業(yè)洗滌劑和機(jī)械磨損的耐久性。
展望未來(lái)，Lee希望“將當(dāng)前的七色平臺(tái)擴(kuò)展到更寬的光譜”，并在保持質(zhì)量一致的同時(shí)，將工藝提升到工業(yè)水平。他說(shuō)，進(jìn)一步改變細(xì)菌生產(chǎn)纖維素的方式可以開辟這種材料的其他用途。
