3 Minuten
Biologiškai suyrančios medžiagos: gyvybės ir tvarumo derinys
Naujoviški atradimai medžiagų moksle atveria kelią tvariai ateičiai – randama veiksmingų alternatyvų tradiciniam plastikui. Šveicarijos federalinių Empa laboratorijų mokslininkai pristatė išskirtinę naują medžiagą, kuri ne tik elastinga, tvirta ir visiškai biologiškai suyranti, bet ir gyva. Šis gyvas biopolimeras, sukurtas iš skeltosios šluotelės grybo (Schizophyllum commune) micelio, tampa perspektyvia alternatyva naftos pagrindu gaminamam plastikui, didinančiam taršą visame pasaulyje.
Biologinė inžinerija: grybo galios išnaudojimas
Pagrindinė šio tyrimo ašis – micelis, sudėtinga ir gijiška grybų šaknų struktūra. Skirtingai nei įprasta kuriant biomedžiagas, Empa komanda sukūrė metodą, leidžiantį apdorojimo metu išsaugoti didžiąją dalį natūralaus micelio biologinio aktyvumo. Švelniai pavertus micelio pluoštus į skystą suspensiją, buvo sukurta vadinamoji gyvoji pluošto dispersija (GPD, angl. LFD). Ši gelio tipo medžiaga gali būti formuojama į įvairias formas, todėl tampa tokia pat universali kaip daugelis sintetinių plastikų.
Pagrindinis mokslinis proveržis slypi ne tik grybo ląstelių, bet ir išorinės matricos – biologinių junginių, kuriuos grybas natūraliai gamina savo struktūrai kurti ir ypatingoms savybėms išgauti, panaudojime. „Grybas pasitelkia šią matricą, kad suteiktų sau struktūrą ir funkcines ypatybes“, – aiškina Empa medžiagų mokslininkas Ashutosh Sinha. „Kodėl mums neišbandžius to paties?“
GPD savybės ir pritaikymo galimybės
Kruopščiai auginant pasirinktą Schizophyllum commune rūšį, mokslininkams pavyko paskatinti gausų dviejų svarbių molekulių – tvirto polisacharido šizofilanano ir baltymo hidrofobino, palengvinančio paviršių sąveikas, gamybą. Šios medžiagos suteikia gyvajai medžiagai lankstumo, tvirtumo bei ilgaamžiškumo.
Viena pagrindinių GPD taikymo krypčių – ploni, biologiškai suyrantys plėvelių gaminiai, pasižymintys ypatingu tempiamuoju tvirtumu. Komanda įžvelgia didelį potencialą vietose, kur labiausiai reikia alternatyvų plastikui: pavyzdžiui, kompostuojami maišeliai, kurie suyra kartu su organinėmis atliekomis, arba ultraploni biologiškai suyrantys elementai naujos kartos elektronikai.
Be to, GPD puikiai veikia kaip natūralus emulsiklis – jis padeda maišyti ar surišti paprastai nesimaišančias medžiagas. Ši savybė itin svarbi maisto ar kosmetikos pramonėje, kur tokios gyvos medžiagos naudojamos ledų, šampūnų ar kitų produktų sudėtyje. Kadangi medžiaga yra gyva, ji ilgainiui pati generuoja naudingas molekules, kurios suteikia emulsijoms išskirtinį ilgaamžiškumą – retas reiškinys šioje srityje, pažymi Sinha.
Saugumas ir valgumas: naujas požiūris į bioplastikus
Viena įspūdingiausių šios grybų kilmės medžiagos savybių – saugumas. Gaminama iš valgomų grybų, GPD yra netoksiška ir tinkama vartoti žmonėms, todėl pranašesnė už kai kuriuos dabartinius bioplastikus, kuriuose gali likti kenksmingų priedų. Tai atveria naujas galimybes naudoti GPD maisto pakuotėms bei kosmetikoje, kur būtinas ne tik saugumas, bet ir visiškas biologiškas suyrimas.
Ateities perspektyvos: gyvos medžiagos žingsnis pirmyn
Nors GPD jau demonstruoja didžiulį potencialą, Empa mokslininkai mato tik pradžią. Tobulindami grybo padermių ir augimo sąlygų parinkimą, ateityje jie planuoja biologiškai suyrančias medžiagas pritaikyti pagal pageidaujamas mechanines, chemines ar net elektrines savybes – tai gali atverti kelią inovatyviai gamybai, paremta gamtos principais.
Gamta jau ilgą laiką įkvepia technologijų plėtrą. Tyrėjai vis dažniau analizuoja grybo pagrindo biomaterialus – nuo vaistų tiekimo sistemų iki savaime atsikuriančių tekstilės gaminių – kaip universalias alternatyvas sintetiniams plastikams. Tokios medžiagos pasižymi ypatingomis savybėmis: visišku biologišku suyrimui, gebėjimu atsistatyti ir reaguoti į aplinką. Kaip pažymi Empa mokslininkas Gustav Nyström, “biologiškai suyrančios medžiagos visada sąveikauja su aplinka – mūsų tikslas surasti sritis, kur ši sąveika virsta privalumu“.
Išvada
Gyvų, grybų pagrindu kuriamų medžiagų atsiradimas žymi svarbų žingsnį tvarių žiedinių medžiagų ekonomikų link. Didėjant plastikų taršos problemai, tokios naujovės kaip GPD įrodo, jog moksliniai sprendimai, įkvėpti gamtos, gali atverti kelią saugioms, visiškai biologiškai suyrančioms ir išskirtinai dinamiškoms medžiagoms. Toliau gilinant tyrimus mikelio ir biotechnologijų srityje, žaliųjų medžiagų ateitis atrodo ne tik gyva, bet ir pažangi.
Kommentare