Υβριδικά κατασκευασμένα «ζωντανά» υλικά

Πολυμερή όπως π.χ. σακούλες που χρησιμοποιούμε καθημερινά αλλά και αναρίθμητα προϊόντα, μπορούν να τροποποιηθούν ώστε να αντέχουν πολύ περισσότερο σε τάσεις εφελκυσμού χωρίς να σκίζονται/καταστρέφονται αλλά και σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες (π.χ. 135 βαθμοί Κελσίου) χωρίς να λιώνουν. Και εκτός αυτού, μπορούν να αποσυντίθενται πολύ ταχύτερα όταν έρθει η ώρα να συμπληρώσουν τον κύκλο χρήσης τους, χωρίς ανθρώπινη παρέμβαση. Ο τρόπος για να γίνει αυτό, παρουσιάζεται σε έρευνα που δημοσιεύτηκε στο επιστημονικό περιοδικό “Nature Communications” στις 30/4.

 

Πρόκειται για έναν αναπτυσσόμενο κλάδο στον τομέα της επιστήμης υλικών, που αναφέρεται στα υβριδικά κατασκευασμένα «ζωντανά» υλικά (Engineered Living Materials ή ELMs), τα οποία δημιουργούνται από την ενσωμάτωση ζωντανών οργανισμών όπως κύτταρα και βακτηριακά σπόρια, στη συνθετική ύλη με στόχο την κατασκευή βιοσυνθετικών υλικών με πολυσύνθετες και προγραμματιζόμενες ιδιότητες που μεταβάλλονται ανάλογα με τα εξωτερικά ερεθίσματα (π.χ. φως, χημικά συστατικά, κ.α.). 

 

Η κατάλληλη συγχώνευση ζωντανών κυττάρων με τα πολυμερή, μπορούν να προσδώσουν στα τελευταία ιδιότητες που μπορούμε να προγραμματίσουμε κατά βούληση (π.χ. μόλις μια σακούλα έρχεται σε επαφή με το χώμα ή με κάποιο άλλο κατάλληλο υλικό, να ξεκινά μια διαδικασία ταχείας βιολογικής αποσύνθεσης). Η χρήση βακτηρίων σε πολυμερή, αυξάνει την αντοχή των τελευταίων έναντι ακραίων συνθηκών (π.χ. υψηλών θερμοκρασιών, τοξικών και οξειδωτικών ουσιών, ακτινοβολιών, κ.α.), καθώς ορισμένα βακτήρια έχουν εξελιχθεί φυσικά, ώστε να αντέχουν απέναντι σε τέτοιες συνθήκες σχηματίζοντας σπόρια. Η αντοχή των σπορίων, έχει αποδοθεί σε διάφορες αιτίες όπως ο σχηματισμός πολλαπλών πρωτεϊνικών επικαλύψεων που προστατεύουν το χρωμοσωμικό DNA στον πυρήνα τους.

 

Στην παρούσα έρευνα γίνεται συνδυασμός εξελικτικής και γενετικής μηχανικής παρουσιάζοντας δυνατότητες για αναρίθμητες εφαρμογές στην ανάπτυξη βιοσυνθετικών υλικών σε βιομηχανική κλίμακα, παραμερίζοντας εμπόδια που έχουν να κάνουν με τη βιωσιμότητα των κυττάρων κατά τη διαδικασία της σύνθεσης.

 

Δημοσιευμένη Έρευνα: https://www.nature.com/articles/s41467-024-47132-8

 

Εικόνα από την παραπάνω έρευνα που παρουσιάζει εν συντομία τη μέθοδο κατασκευής των βιοσυνθετικών υλικών της έρευνας και τις ιδιότητές τους.

 

Περισσότερα για την προγραμματιζόμενη ύλη, την αυτό-επιδιόρθωση αλλά και τις γενικότερες εξελίξεις στην Επιστήμη και την Τεχνολογία τόσο στο άμεσο αλλά και στο βαθύ μέλλον, θα βρείτε στον τόμο ΙΙΙ του έργου «Τα φυσικά φαινόμενα» (εκδόσεις «Οσελότος»), τον οποίο μπορείτε να αποκτήσετε από τη σελίδα μας με έκπτωση και μηδενικά έξοδα αποστολής με ένα μήνυμα! Ρωτήστε μας!