Os materiais duráveis produzidos e biodegradáveis são um foco importante da ciência do material moderno. No entanto, os pesquisadores enfrentam uma troca enquanto trabalham em materiais naturais, como celulose, liginina ou quitina. Embora essas substâncias sejam biodegradáveis em sua forma autêntica, elas geralmente não são ideais para o desempenho. As etapas de processamento químico podem ser usadas para torná -las mais poderosas, mais resistentes ou mais macias – mas sua estabilidade é frequentemente comprometida em fazê -lo.
Os pesquisadores da MPA do laboratório de celulose e materiais de madeira agora criaram um material de base biológica que evita inteligentemente esse compromisso. Não é apenas biodegradável completo, mas também possui propriedades funcionais versáteis e resistentes a rasgos. Tudo isso sem etapas mínimas de processamento e produtos químicos – você pode comê -lo. Sua privacidade: está vivo.
Favorecido pela natureza
Como base de seus produtos sofisticados, os pesquisadores usaram o micélio do cogumelo de brilho dividido, um amplo fungo comestível que crescia acima da madeira morta. MySelia é uma estrutura de fungos de fungo, como a raiz que já está sendo ativamente estudada como uma possível fonte de materiais. Geralmente, as fibras miceliais são conhecidas como hifi e processadas quimicamente quando necessário, o que traz o comércio acima mencionado entre desempenho e sustentabilidade.
Os pesquisadores do MPA escolheram uma abordagem diferente. Eles o usam em geral, em vez do tratamento de micélio. À medida que cresce, o fungo não apenas produz hi -fi, mas também produz uma matriz de saída tão gotada: uma rede de macromolicóis, proteínas e outras substâncias biológicas, como várias fibras que secretam células vivas. “O fungo usa essa matriz exterior para se dar uma estrutura e outros recursos funcionais. Por que não fazemos o mesmo?” O pesquisador da MPA Ashutosh Sinha explicou. “A natureza já criou um sistema favorável”, acrescentando materiais de celulose e madeira ao chefe do laboratório Gustava Naistrum.
Os pesquisadores deram à natureza uma ajuda com alguma otimização extra. A partir da enorme diversidade genética de divisão, eles selecionaram uma tensão que produz dois macromólicos específicos, especialmente níveis altos: polissacarídeo de cadeia longa e esquizofilano e proteína nacional de sabão. Devido à sua estrutura, as hidrofobinas coletam a interface entre os fluidos polar e apolar, por exemplo, água e óleo. O esquizofilano é um nanófonte: menos espesso que o nanômetro, mas mil vezes mais. Juntos, esses dois biomólicos fornecem recursos de micélio vivos que o tornam adequado para aplicações amplas.
Um emulsificante vivo
Os pesquisadores mostraram a versatilidade de seus componentes em laboratório. Em sua pesquisa, que foi publicada recentemente na revista Materiais desenvolvidosEles mostraram duas aplicações possíveis para elementos vivos: um filme de plástico e uma emulsão. Emelson é uma mistura de dois ou mais fluidos que geralmente não são misturados. Tudo o que você precisa fazer é ver o exemplo que a geladeira está aberta: leite, molho de salada ou maionese é toda emulsão. E vários cosméticos, tintas e verniz também assumem a forma de emulsão.
Um desafio é estabilizar esses nacionais para que eles não sejam separados no fluido ao longo do tempo. É aqui que o micélio vivo mostra suas forças: tanto a fibra esquizofilana quanto a hidrofobina atuam como um imersificante. E o fungo alivia mais essas moléculas. “Este é provavelmente o único tipo de Emulson que se torna mais estável ao longo do tempo”, disse Sinha. Os filamentos de ambos os fungos são eles mesmos e suas moléculas externas são os cogumelos completamente não tóxicos, biologicamente consistentes e comestíveis-flechos-devagar são consumidos regularmente em muitos lugares ao redor do mundo. “Seu uso como emulsificante na indústria de cosméticos e alimentos é especialmente interessante”, disse Naistrum.
Da bolsa de composto à bateria
A rede de fungos vivos também é adequada para aplicações de materiais clássicos. No segundo teste, os pesquisadores criaram o micélio em filmes finos. A matriz externa com longas fibras esquizofilanas fornece ao material uma energia tensil muito boa, que pode ser aprimorada ainda mais pelo alinhamento alvo de fungos e fibras de polissacarídeo.
“Combinamos métodos comprovados para processar materiais à base de fibras com os campos emergentes dos materiais vivos”, explica o nestrum. Sinha acrescentou: “Nosso micélio é uma combinação de fibra viva, então fale”. Os pesquisadores podem controlar os recursos do fungo alterando os termos do fungo. Também seria concebível usar outras cepas de fungos ou espécies que produzem outros macromólicos funcionais.
Trabalhar com elementos vivos também apresenta alguns desafios. “Os materiais biodegradáveis sempre respondem ao seu ambiente”, disse Naistram. “Queremos encontrar aplicativos onde essa interação não seja um obstáculo, mas mesmo qualquer vantagem”, mas sua biodegradabilidade faz parte da história para micélio. Também Biodegrada: Os cogumelos divididos podem digerir ativamente os materiais de madeira e outras plantas. Sinha vê outra aplicação possível aqui: “Em vez de sacolas plásticas compostáveis, pode ser usado para fazer uma bolsa que os próprios resíduos orgânicos”, diz o pesquisador.
No caso de eletrônicos sustentáveis, também existem aplicações cometidas para micélio. Por exemplo, os componentes do fungo causam uma reação oposta à umidade e a umidade biodegradável pode ser usada para produzir sensores. Atualmente, as equipes da NAISTAM combinam ingredientes vivos com outros dois projetos de pesquisa do Laboratório de Celulose e Materiais de Madeira: outra aplicação que está trabalhando em biobatos de fungos e baterias de papel. Sinha diz: “Queremos criar uma bateria compacta e biodegradável, cujos eletrodos são compostos de um” papel de fungo “vivo”, diz Sinha.
