Вчені розробили новаторський метод виробництва фарбованого текстилю безпосередньо з бактерій, усуваючи потребу в традиційних, забруднюючих процесах фарбування. Дослідження, опубліковане в Trends in Biotechnology, демонструє стійкий і ефективний спосіб створення яскравих райдужних тканин за один крок.
Проблеми традиційного текстильного виробництва
Сучасне виробництво текстилю значною мірою залежить від хімічного синтезу та подальшої обробки, які є енергоємними, шкідливими для навколишнього середовища та трудомісткими. Ці процеси створюють значні викиди парникових газів і вивільняють небезпечні важкі метали та канцерогени в навколишнє середовище. Залежність галузі від викопного палива та забруднюючих хімічних речовин спонукала до пошуку більш стійких альтернатив.
Бактеріальна целюлоза як розчин
Дослідники звернулися до бактеріальної целюлози, природного полімеру, який виробляють мікроорганізми, як багатообіцяючої заміни традиційних текстильних волокон. Багато бактерій перетворюють глюкозу на целюлозу, створюючи матеріал, схожий на бавовну, але з меншим впливом на навколишнє середовище. Однак бактеріальна целюлоза біла за своєю природою, що вимагає окремого процесу фарбування.
Впровадження фарбування в процес
Щоб вирішити цю проблему, вчені під керівництвом Санг Юпа Лі з Корейського інституту науки і технологій розробили штами Escherichia coli (E. coli) для одночасного виробництва целюлози та природних барвників. Команда маніпулювала бактеріями, щоб створити два класи барвників: віолацеїни (виробляють фіолетові, сині та зелені тони) і каротиноїди (виробляють червоні, оранжеві та жовті тони).
Двоетапний метод фарбування
Початковий підхід полягав у генетичній модифікації Komagataeibacter xylinus для посилення виробництва целюлози шляхом додавання E. coli, що виробляє віолацеїн, до реакційного середовища. Це призвело до появи тканин, пофарбованих у фіолетовий, синій і зелений кольори. Однак отримати теплі відтінки виявилося складніше, оскільки бактерії не виробляли достатньо барвника.
Щоб подолати це, команда запровадила метод спільної культури. Попередньо вирощену та оброблену целюлозу додавали до культури кишкової палички, що продукує каротиноїди, яка успішно виробляла тканини, пофарбовані в червоний, помаранчевий та жовтий колір. Цей двоетапний підхід завершив райдужну палітру команди.
Переваги та стабільність
Цей метод усуває потребу в окремих процесах фарбування та прання, зменшуючи хімічні відходи та споживання води. Пофарбована бактеріальна целюлоза показала високу стійкість до дії кислот, лугів, термічної обробки та прання.
Майбутні напрямки
Потрібні подальші дослідження, щоб повністю оцінити довговічність цих матеріалів під час впливу промислових миючих засобів і механічного зносу. Команда планує розширити кольорову гаму за межі нинішніх семи відтінків і масштабувати процес для промислового виробництва, зберігаючи постійну якість. Зміна виробництва бактеріальної целюлози також може відкрити двері для біорозкладаної упаковки та інших застосувань.
Цей прорив відкриває багатообіцяючий шлях до більш екологічного виробництва текстилю, зменшуючи вплив на навколишнє середовище, зберігаючи якість і універсальність продукції.
