要約:
未来の衣服は身体とともに成長するだけでなく、破れた皮膚のように自ら修復することさえあります。英国のニューカッスル大学とノーサンブリア大学の研究者で構成される共同チームは、真菌菌糸体に基づくプログラム可能な「生きた工学材料」の開発に成功し、ファッションおよび繊維産業のグリーン革命に新たな道を切り開いた。
自然界では、菌類は主に地下に生息し、栄養素を吸収するために広がる糸状ネットワークである菌糸体に依存しています。菌糸体を使用して革のような代替品を製造するというこれまでの研究は珍しいことではありませんが、伝統的な加工技術は通常、真菌細胞を完全に不活性化し、生物活性を失います。 「Advanced Functional Materials」誌に掲載されたこの最新の画期的な成果は、菌糸体細胞の活性を保持することに成功し、まさに「生きた繊維」を生み出すことに成功した。
研究チームは、糸状菌が液体培地中で増殖する際に形成される菌糸膜を原料として使用しました。ゆるくて壊れやすい天然フィルムに繊維に必要な強度と柔軟性を与えるために、科学者は天然ポリマー、グリセリン、特定の栄養素で構成される液体支持マトリックスを導入しました。この配合により、プラスチック可塑剤のような優れた延性が材料に与えられるだけでなく、菌糸体の長期生存に必要な栄養素も保持されます。試験の結果、処理された菌糸体フィルムは活性を維持しながら、従来の切断や折り畳みに十分耐えられる優れた靭性と耐荷重能力を備えていることが示されました。
この生きた素材の最も驚くべき性質は、その驚くべき「自己修復」能力です。破損をシミュレートする実験では、研究者らは菌糸体組織に傷を切り、その表面に微量栄養素溶液を滴下した。穏やかな増殖環境下では、休眠していた真菌細胞がすぐに目覚め、損傷の端で新しい菌糸体ネットワークが驚くべき速度で成長します。わずか数日で、傷口の菌糸がしっかりと絡み合って融合し、生地が完全に元の形状に戻ります。引張試験後、修復した損傷領域の機械的強度は、元の損傷のない状態とほぼ同じになります。
自己修復性に加えて、この材料は環境に優しく、「プログラム可能」でもあります。研究者らは、毎日の乾燥した清潔な着用環境では、菌類は自然に休眠状態にあると指摘しました。修復を開始する必要がある場合は、適切な量の水と栄養素を提供するだけです。さらに重要なことは、衣類が最終的に廃棄された後、従来の合成繊維のようにマイクロプラスチック汚染が発生しないことです。その代わり、土壌環境中で純粋な天然バイオマスとしてわずか数週間で完全に分解され、生態系のサイクルに戻ります。
研究チームは、この技術が将来の機能的なスマート衣類への扉を開くと述べています。将来的には、菌類を遺伝子操作して、光、温度、汗などの外部刺激に対して特定の生物学的反応を引き起こすことができるだけでなく、医療用包帯、自己修復性のインテリア用ソフトバッグ、さらには自動車の内装などの最先端分野で広く使用することができ、「生きて、呼吸し、自己修復する」材料が真に人間の生活に溶け込むことが可能になります。
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