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2026-01-12 12:00:00
生きた菌が私たちの電子機器に動力を供給し、繊維を織り、私たちが知っているプラスチックを再発明できるとしたらどうなるでしょうか?科学者たちは、成長し、修復し、周囲と相互作用する生物学的に活性な有機体からなる生きた材料を研究しています。自然界のリサイクル業者である菌類は、腐った木材、プラスチック、さらにはゴムなど、さまざまな表面に定着して増殖する能力があるため、最も多用途な生物の 1 つです。これらの生物は、と呼ばれる頑丈な根のようなネットワークを成長させることができます。 菌糸体 最も複雑な形状であっても、それ自体をきれいにして修復できる素材を作成します。
しかし、従来の材料加工技術には熱、化学物質、生物を傷つけたり殺したりする可能性のある強い機械力が含まれるため、生きた材料を作成することは困難です。この長年にわたるトレードオフは、科学者が加工性と生物の適応能力のバランスをとらなければならないことを意味します。スイス連邦材料科学研究所（Empa）と食品・栄養・健康研究所の研究者らは、菌糸体を極細繊維の液体混合物に変える方法を開発した。 分散。この繊維分散液は、その生きた性質と生物学的機能を維持しながら、伝統的な技術を使用して注入、混合、加工することができます。
研究者らは急速に成長する白色腐朽菌を選択した シゾフィルム属 一般的、具体的には、H-48a 株は、材料を結合して接着剤を形成できる栄養素と生化学物質を分泌する能力で知られています。彼らはから菌糸体を成長させました S.コミューン 溶液中で 30°C (86°F) で 7 日間、振盪し続けた後、溶液から取り出しました。
これらの菌類を液体培地で増殖させるのは難しい。なぜなら、これらの菌類は大きな絡み合った塊になり、より弱い物質を形成する傾向があるためである。そこで研究者らは、これを回避するために、ローラーのギャップを調整できる小さなミルに菌糸体を供給しました。彼らはこのミルを使用して、長くマットな塊を人間の髪の毛の幅ほどの、より均一なサイズの小さな繊維に分解しました。次に、これらの繊維を水に再分散させて、と呼ばれる混合物を形成しました。 リビングファイバーディスパージョン またはLFD。
研究者らはこれらの LFD を使用してさまざまな材料を開発しました。 1 つは、水と油のような相容れない相をマヨネーズ状に混合するのに役立つ物質です。 乳剤。この物質はと呼ばれます 乳化剤、そしてそれは混合物が時間の経過とともに再分離することなく安定した状態を保つことを保証します。 LFDが生物学的乳化剤として使用できるかどうかをテストするために、研究者らはLFDを菜種油と高速で混合し、油相と水相がどのくらいの速さでどの程度分離するかを観察した。
1% および 2% の LFD 濃度では、エマルションは 25 日間以上安定しており、最大 80°C (176°F) の高温にも耐えました。対照的に、エマルションは、0.2% および 0.3% のより低い LFD 濃度ではすぐに分離しました。しかし、エマルジョン内の真菌をさらに 18 日間増殖させると、追加の安定化生化学物質が分泌され、分離が最大 4 倍遅くなりました。これは、精製を必要とする従来の植物由来の乳化剤とは異なり、LFD が食品、化粧品、生物医学に関連する低エネルギーで自己安定化する乳化剤として機能する可能性があることを示しています。
研究者らはまた、LFDをペトリ皿で3日間乾燥させて薄膜を作成した。高密度に詰まった糸状の菌類構造は、ほとんどの天然繊維ベースの素材とは異なり、水をはじき、光を透過します。チームは機械テストを実施し、これらの LFD フィルムが他のフィルムよりも最大 10 倍伸びることができることを実証しました。 S.コミューン そしてその挙動は水分に強く依存していることが分かりました。低湿度では、フィルムは硬くて脆いままでした。しかし、高湿度では、再水和した菌糸体はプラスチックのように柔軟でした。この水分依存性の変化は内蔵スイッチとして機能し、同じフィルムが周囲の環境に応じて脆いアクリルのような挙動と柔軟なプラスチックのような挙動の間で切り替わることを可能にします。
最終ステップとして、研究者らはLFDフィルムがスマートマテリアルとして機能できるかどうかを調査した。彼らは、フィルムが湿度の変化に応答して、5 秒以内に最大 90°まで曲がり、同等の植物由来の素材よりも速く、より遠くまで曲がることを発見しました。複数の LFD フィルムを並べて配置すると、新しいファイバーブリッジが隣接するフィルムの方向にのみ成長し、それ自体で単純なパターンを作成することが観察されました。さらに、このような菌類は自然に定着し、さまざまな材料を分解するため、LFD システムは本質的にリサイクル可能であり、材料を自然に戻すのに役立ちます。
研究者らは、真菌ベースの LFD 技術は生分解性エレクトロニクス、繊維、パッケージング、ソフト ロボット工学に広く応用できる可能性があると結論付けました。彼らはまた、遺伝子工学によって真菌がさらに広範囲のプラスチックや材料を分解できるようになり、材料リサイクルを支援し、持続可能で多機能なバイオベース材料の範囲を拡大できる可能性があると示唆した。
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#菌類は次世代のスマートマテリアルを再構築する可能性がある #Sciworthy