A kutatók algákon alapuló élő anyagot hoznak létre. A Delfti Műszaki Egyetem (TU Delft) által vezetett kutatók 3D nyomtatással új, környezetbarát, élő anyagot hoztak létre algákból, amely számos alkalmazási lehetőséget rejt magában.

Az élő anyagok, amelyek biológiai sejtek nem élő mátrixban való elhelyezésével készülnek, az utóbbi években egyre népszerűbbek, mivel a tudósok felismerték, hogy gyakran a természetet utánzó anyagok a legstabilabbak.

A TU Delft különböző karainak kutatói most először használtak 3D nyomtatókat és egy újszerű bionyomtatási technikát, hogy algákból élő, fotoszintetikus anyagokat nyomtassanak, amelyek szívósak és ellenállóak. Az anyagnak számos alkalmazási lehetősége van. A kutatás az Advanced Functional Materials című folyóiratban jelent meg.

“Az élő sejtek nyomtatása vonzó technológia a mesterséges élő anyagok előállításához. A mi fotoszintetikus élő anyagunknak megvan az az egyedülálló előnye, hogy mechanikailag kellően robusztus ahhoz, hogy valós körülmények között is alkalmazható legyen.” – mondja Marie-Eve Aubin-Tam, az Alkalmazott Tudományok Karának docense.

Élő és nem élő összetevők

A kutatók egy nem élő bakteriális cellulózzal kezdték – ez egy olyan szerves vegyület, amelyet a baktériumok termelnek és választanak ki. A bakteriális cellulóz számos egyedi mechanikai tulajdonsággal rendelkezik, többek között rugalmassággal, szívóssággal, szilárdsággal és azzal a képességgel, hogy megtartja alakját még akkor is, ha megcsavarják, összezúzzák vagy más módon fizikailag eltorzítják.

A bakteriális cellulóz olyan, mint a papír a nyomtatóban, míg az élő mikroalga a tinta. A csapat egy 3D nyomtatót használt arra, hogy élő algákat helyezzenek a bakteriális cellulózra.

Az élő (mikroalga) és nem élő (bakteriális cellulóz) összetevők kombinációja egy olyan egyedülálló anyagot eredményezett, amely rendelkezik az algák fotoszintetikus tulajdonságával és a bakteriális cellulóz robusztusságával; az anyag szívós és rugalmas, ugyanakkor környezetbarát, biológiailag lebomló, valamint egyszerűen és méretezhetően előállítható. Az anyag növényszerűsége azt jelenti, hogy fotoszintézis segítségével több héten át képes “táplálkozni”, és regenerálható is – az anyagból egy kis mintát a helyszínen többre lehet növeszteni.

Mesterséges levelek és érzékelő és reagáló anyagok

Az anyag egyedülálló tulajdonságai miatt ideális számos alkalmazáshoz, többek között olyan új termékekhez, mint a mesterséges levelek vagy az érzékelő és reagáló anyagok.

A mesterséges levelek a valódi leveleket utánzó anyagok, amelyek a napfényt felhasználva alakítják át a vizet és a szén-dioxidot – ami az éghajlatváltozás fő okozója – oxigénné és energiává, hasonlóan a levelekhez a fotoszintézis során. A levelek az energiát kémiai formában, cukrok formájában tárolják, amelyek aztán üzemanyaggá alakíthatók. A mesterséges levelek tehát lehetőséget kínálnak a fenntartható energiatermelésre olyan helyeken, ahol a növények nem fejlődnek jól, például űrkolóniákon. A legtöbb létező mesterséges levéltechnológiával ellentétben, amelyeket mérgező kémiai módszerekkel állítanak elő, az Aubin-Tam és kollégái által előállított mesterséges levelek környezetbarát anyagokból készülnek.

“Olyan anyagot hoztunk létre, amely egyszerűen a fénybe helyezve képes energiát termelni” – mondja Kui Yu, a munkában részt vevő doktorandusz hallgató. “Magának az anyagnak a biológiailag lebomló jellege és a mikroalgasejtek újrahasznosíthatósága fenntartható élő anyaggá teszi.”

Amellett, hogy fenntartható módon állítható elő, az anyagban lévő élő sejtek a környezet jelzéseire való érzékelésre és reagálásra is felhasználhatók, ami végül lehetővé teszi a fotoszintetizáló és reagáló élő anyagok új osztályának kifejlesztését.

“Mi lenne, ha a mindennapi termékeink élnének: érzékelnék, növekednének, alkalmazkodnának és végül meghalnának? Ez az egyedülálló együttműködési projekt megmutatja, hogy ez a kérdés túlmutat a spekulatív tervezésen. Reméljük, hogy cikkünk új beszélgetéseket indít el a formatervező és a tudományos közösségek között, és új irányokat inspirál a jövőbeli fotoszintetikus élő anyagokkal kapcsolatos vizsgálatokhoz” – mondta Elvin Karana, az Ipari formatervező mérnöki karról.

Share via
Copy link
Powered by Social Snap