يمكن أن تكون ملابسك المستقبلية مصنوعة من الأعشاب البحرية

بالعربي/ لأول مرة ، استخدم الباحثون طابعات ثلاثية الأبعاد وتقنية جديدة للطباعة الحيوية لطباعة الطحالب على مواد حية ومُصنّعة ضوئيًا صلبة ومقاومة.

اكتسبت المواد الحية ، التي يتم تصنيعها عن طريق إيواء الخلايا البيولوجية داخل مصفوفة غير حية ، شعبية في السنوات الأخيرة حيث يدرك العلماء أن المواد الأكثر قوة هي تلك التي تحاكي الطبيعة.

لأول مرة ، استخدم فريق دولي من الباحثين من جامعة روتشستر وجامعة دلفت للتكنولوجيا في هولندا طابعات ثلاثية الأبعاد وتقنية جديدة للطباعة الحيوية لطباعة الطحالب على مواد حية ومُصنّعة ضوئيًا صلبة ومقاومة. تحتوي المادة على مجموعة متنوعة من التطبيقات في قطاعات الطاقة والطب والأزياء. 

“تعد الطباعة ثلاثية الأبعاد تقنية قوية لتصنيع مواد وظيفية حية لها إمكانات هائلة في مجموعة واسعة من التطبيقات البيئية والبشرية.” يقول Srikkanth Balasubramanian ، باحث ما بعد الدكتوراه في ديلفت والمؤلف الأول للورقة. “نحن نقدم المثال الأول لمادة التمثيل الضوئي التي تكون قوية فيزيائيًا بدرجة كافية ليتم تنفيذها في تطبيقات الحياة الواقعية.”

كيفية بناء مواد جديدة: مكونات حية وغير حية

لإنشاء مواد التمثيل الضوئي ، بدأ الباحثون بسليلوز بكتيري ميت ، وهو مركب عضوي تنتجه البكتيريا وتفرزه. يحتوي السليلوز البكتيري على العديد من الخصائص الميكانيكية الفريدة ، بما في ذلك مرونته وصلابته وقوته وقدرته على الاحتفاظ بشكله ، حتى في حالة التواء أو سحق أو تشوه جسديًا.

يشبه السليلوز البكتيري ورق الطابعة ، بينما تعمل الطحالب الدقيقة مثل الحبر. استخدم الباحثون طابعة ثلاثية الأبعاد لإيداع الطحالب الحية على السليلوز البكتيري.

نتج عن الجمع بين المكونات الحية (الطحالب الدقيقة) وغير الحية (السليلوز البكتيري) مادة فريدة تتميز بجودة التمثيل الضوئي للطحالب وقوة السليلوز البكتيري ؛ المادة صلبة ومقاومة بينما تكون صديقة للبيئة وقابلة للتحلل البيولوجي ويمكن إنتاجها على نطاق واسع. تعني الطبيعة النباتية للمادة أنه يمكنها استخدام التمثيل الضوئي “لتغذية” نفسها على مدى عدة أسابيع ، ويمكنها أيضًا التجدد – يمكن زراعة عينة صغيرة من المادة في الموقع لإنتاج المزيد من المواد.

الأوراق الصناعية ، والجلود الضوئية والملابس الحيوية

تجعل الخصائص الفريدة للمادة مرشحًا مثاليًا لمجموعة متنوعة من التطبيقات ، بما في ذلك المنتجات الجديدة مثل الأوراق الاصطناعية أو الفراء الضوئي أو الملابس الحيوية الضوئية.

الأوراق الاصطناعية هي مواد تحاكي الأوراق الحقيقية من حيث أنها تستخدم ضوء الشمس لتحويل الماء وثاني أكسيد الكربون ، وهو عامل رئيسي في تغير المناخ ، إلى أكسجين وطاقة ، تمامًا كما تفعل الأوراق أثناء عملية التمثيل الضوئي. 

تخزن الأوراق الطاقة في صورة كيميائية على شكل سكريات ، والتي يمكن بعد ذلك تحويلها إلى وقود. لذلك ، توفر الأوراق الاصطناعية طريقة لإنتاج الطاقة المستدامة في الأماكن التي لا تنمو فيها النباتات بشكل جيد ، بما في ذلك المستعمرات من الفضاء الخارجي. 

الأوراق الاصطناعية التي أنتجها باحثو دلفت وروتشستر مصنوعة أيضًا من مواد صديقة للبيئة ، على عكس معظم تقنيات الأوراق الاصطناعية قيد الإنتاج حاليًا ، والتي يتم إنتاجها باستخدام طرق كيميائية سامة.

“بالنسبة للأوراق الاصطناعية ، تشبه موادنا أخذ” أفضل أجزاء “النباتات والأوراق ، والتي يمكن أن تخلق طاقة مستدامة ، دون استخدام الموارد لإنتاج أجزاء نباتية وسيقان وجذور كثيفة الاستخدام للموارد. لكنها لا تنتج الطاقة ،” تقول Anne S.Meyer ، أستاذة الأحياء المشاركة في جامعة روتشستر. “نحن نصنع مادة تركز فقط على إنتاج الطاقة المستدامة.”

يقول ماير إن تطبيقًا آخر لهذه المادة هو جلود التمثيل الضوئي ، والتي يمكن استخدامها في ترقيع الجلد. “الأكسجين المتولد من شأنه أن يساعد في بدء التئام المنطقة المتضررة ، أو يمكن أن يؤدي إلى التئام الجروح بالضوء.”

بالإضافة إلى توفير الطاقة المستدامة والعلاجات الطبية ، يمكن للمواد أيضًا تغيير صناعة الأزياء. ستعالج الملابس البيولوجية المصنوعة من الطحالب بعض الآثار البيئية السلبية لصناعة النسيج اليوم ، على سبيل المثال ستكون أقمشة عالية الجودة يمكن إنتاجها بشكل مستدام وقابلة للتحلل البيولوجي بشكل كامل. سيعملون أيضًا على تنقية الهواء عن طريق إزالة ثاني أكسيد الكربون من خلال عملية التمثيل الضوئي ولن يحتاجوا إلى الغسيل كثيرًا مثل الملابس التقليدية ، مما يقلل من استخدام المياه.

تقول ماري إيف أوبين تام ، الأستاذة المشاركة في علم الأحياء: “موادنا الحية واعدة لأنها تستطيع البقاء على قيد الحياة لعدة أيام دون الحصول على الماء أو العناصر الغذائية ، ويمكن استخدام المادة نفسها كبذرة لتنمية مواد حية جديدة”. في دلفت. “هذا يفتح الباب أمام التطبيقات في المناطق النائية ، حتى في الفضاء ، حيث يمكن زرع المواد في الموقع.”

المصدر/ ecoportal.netالمترجم/barabic.com