自著色細菌纖維素的技術突破為製造綠色紡織品鋪平道路
細菌生產的皮革已經是一種生態友善皮革替代品,但它很快就會變得更加生態友好。科學家已經找到了一種讓微生物自己為皮革上色的方法,從而無需使用有毒染料。
由自著色細菌纖維素製成的錢包–除黑色外,其他顏色正在製作中
傳統牛皮的生產,以及牛肉和牛奶的生產,肯定不會留下完全”綠色”的足跡。首先,大量的自然景觀必須被開墾為牧場和種植牛飼料的田地。另一方面,飼養場集中排放的糞尿是水污染的主要來源。此外,從全球範圍來看,乳牛打嗝時會產生大量溫室氣體。
皮革的鞣製過程也存在問題,因為它消耗大量的水,並產生大量廢物。其中一些廢物以有毒合成染料的形式出現,用於為材料上色。
考慮到這些弊端(以及道德方面的問題),不同的團體開始利用實驗室培育的牛細胞、蘑菇、絲綢和細菌等原料來生產皮革。就後者而言,特殊的細菌被哄騙著生產出片狀的皮革”細菌纖維素”(BC)。話雖如此,如何找到耐用、經濟、無毒的染料替代品,仍然是個問題。這就是新研究的意義。
在湯姆-艾利斯(Tom Ellis)教授和肯尼斯-沃克(Kenneth Walker)博士的領導下,倫敦帝國學院的科學家們培育出了一株經過基因工程改造的Komagataeibacter rhaeticus細菌,這種細菌的普通版本已經用於製造BC。新菌株的與眾不同之處在於,這種微生物在製造出片狀BC 後,會產生一種稱為eumelanin 的黑色色素。
以一片新型細菌纖維素製成的鞋面倫敦帝國學院
這個過程包括首先將細菌置於生長培養基中,然後讓它們在14 天內產生一片BC。一旦它們完成了這個過程,生長培養基就會被移除,取而代之的是含有黑色素合成所需試劑的溶液。
然後,在30 ºC (86 ºF)的溫度下輕輕搖晃BC 48 小時,促使細菌產生黑色素,並將材料永久染成黑色。最後,將萃取物放入乙醇浴中消毒,浸泡在5% 的甘油溶液中,然後放在模具上晾乾。
在目前進行的測試中,這種材料的薄片被縫合在一起形成了一個錢包,還有一片被模壓成了鞋子的鞋面。此外,一塊黑色BC 樣品在作為”活動示範品”穿戴42 個月後仍能保持顏色不變。
科學家目前正在研究如何讓這種細菌產生其他顏色的色素。事實上,他們已經設計了一種不同的細菌菌株,在藍光照射下會產生彩色顏料。這樣,只需將藍光投射到BC 材料上,就可以在該材料上”染”出商標或其他圖案。
艾利斯說:「微生物已經在直接解決動物皮革和塑膠皮革的許多問題,我們計劃讓它們準備好擴展到新的顏色、材料,也許還有圖案。我們期待與時尚界合作,讓我們穿的衣服在整個生產線上都更環保。”
有關這項研究的論文最近發表在《自然-生物技術》雜誌上。