Vědci vyvinuli průkopnickou metodu výroby barvených textilií přímo z bakterií, což eliminuje potřebu tradičních, znečišťujících barvicích procesů. Výzkum publikovaný v Trends in Biotechnology demonstruje udržitelný a účinný způsob, jak vytvořit světlé duhové tkáně v jednom kroku.
Problémy tradiční textilní výroby
Moderní textilní výroba silně závisí na chemické syntéze a následném zpracování, které jsou energeticky náročné, poškozují životní prostředí a jsou náročné na práci. Tyto procesy vytvářejí významné emise skleníkových plynů a uvolňují nebezpečné těžké kovy a karcinogeny do životního prostředí. Závislost průmyslu na fosilních palivech a znečišťujících chemikáliích podnítila hledání udržitelnějších alternativ.
Bakteriální celulóza jako řešení
Vědci se obrátili na bakteriální celulózu, přírodní polymer produkovaný mikroorganismy, jako na slibnou náhradu tradičních textilních vláken. Mnoho bakterií přeměňuje glukózu na celulózu a vytváří materiál podobný bavlně, ale s menším dopadem na životní prostředí. Bakteriální celulóza je však svou povahou bílá a vyžaduje samostatný proces barvení.
Zavádění barvení do procesu
K vyřešení tohoto problému vyvinuli vědci vedení Sang Yupa Lee z Korejského institutu vědy a technologie kmeny Escherichia coli (E. coli), které současně produkují celulózu i přírodní barviva. Tým manipuloval s bakteriemi, aby vytvořily dvě třídy barviv: violaceiny (produkující fialové, modré a zelené tóny) a karotenoidy (produkující červené, oranžové a žluté tóny).
Dvoukroková metoda barvení
Počáteční přístup spočíval v genetické modifikaci Komagataeibacter xylinus pro zvýšení produkce celulózy přidáním E. coli produkující violacein do reakčního média. Vznikly tak látky obarvené fialovou, modrou a zelenou barvou. Dosažení teplých odstínů se však ukázalo jako náročnější, protože bakterie neprodukovaly dostatek barviva.
Aby to tým překonal, zavedl metodu společné kultury. Předpěstovaná a upravená celulóza byla přidána do kultury E. coli produkující karotenoidy, která úspěšně produkovala tkáně obarvené na červeno, oranžově a žlutě. Tento dvoustupňový přístup dokončil duhovou paletu týmu.
Výhody a stabilita
Tato metoda eliminuje potřebu oddělených procesů barvení a praní, snižuje chemický odpad a spotřebu vody. Barvená bakteriální celulóza prokázala vysokou stabilitu vůči kyselinám, zásadám, tepelnému zpracování a praní.
Budoucí směry
Je zapotřebí dalšího výzkumu, aby bylo možné plně vyhodnotit trvanlivost těchto materiálů při vystavení průmyslovým detergentům a mechanickému opotřebení. Tým plánuje rozšířit barevný gamut nad současných sedm odstínů a rozšířit proces pro průmyslovou výrobu při zachování stálé kvality. Změna produkce bakteriální celulózy by také mohla otevřít dveře biologicky rozložitelným obalům a dalším aplikacím.
Tento průlom nabízí slibnou cestu k udržitelnější textilní výrobě, snížení dopadu na životní prostředí při zachování kvality a všestrannosti produktů.
