使用快速生长、环保的细菌制造的材料，对于注重可持续性的时尚爱好者来说，提供了一种吸引人的皮革或人造塑料替代品，如“合成革”。然而，为这些细菌纺织品着色或添加图案仍可能意味着要使用对环境有害的染料。上周发表在《自然生物技术》杂志上的一项研究可能提供了一个解决方案：通过基因工程使细菌产生黑色素颜料，从而使材料能够自我染色。
“这是一个例子，展示了生物学如何提供不仅具有卓越性能的产品，而且可以用极低的环境足迹进行生产并且是可持续的，”马里兰大学的合成生物学家Sara Molinari说，她并未参与这项研究。由细菌生成的纺织品是“材料制造中的一种全新方法。”
这种皮革替代品是由纤维素制成的，纤维素是植物中的基本结构材料，也是几种细菌产生的物质。近年来，研究人员和设计师已经开始从细菌纤维素中生产纺织品，作为皮革和合成革的替代品，其中一些已经上市。
这种耐用的纺织品可以迅速生长成定制形状，具有许多与传统皮革相同的属性。但是，尽管细菌纤维素纺织品的环境影响比皮革或塑料小，但它们天然呈米黄色。这意味着通常需要使用传统的染色工艺进行着色，这可能会使用大量的水并释放有害物质到环境中。
来自伦敦帝国学院（ICL）的研究人员想知道是否可以诱导细菌产生天然深色的纤维素。为了找出答案，他们通过添加一个来自另一种产生黑色黑色素颜料的细菌的基因，对产纤维素的细菌Komagataeibacter rhaeticus进行了基因工程改造——同样的细菌也有助于发酵红茶菌——来制造纤维素。黑色素是自然界中组织颜色的原因，包括人类皮肤、眼睛和头发。
早期的实验并不乐观。纤维素材料看起来苍白而褪色，而不是研究人员所希望的深黑色。然后他们发现，实验室容器中用于培养K. rhaeticus的培养基随着细菌的生长变得更加酸性，阻碍了黑色素的产生。为了解决这个问题，研究人员开发了一个两步过程：在产生纤维素后，他们将材料浸入与水相同pH值的振动浴中，很快便显现出丰富的黑色。一旦得到了他们想要的颜色，科学家们就将细菌纤维素长成制作钱包和鞋面所需的正确大小和形状。之后，科学家们使用热压机杀死剩余的细菌。
“颜色真的很抢眼，”该研究的合著者、ICL的合成生物学家Tom Ellis说。“比我们想象的要鲜艳得多。”
研究人员还通过对红茶菌进行基因工程改造，使其仅在暴露于蓝光时产生黑色素颜料，从而在纺织品上创造了图案，这些蓝光被投射到纤维素片上形成图案。
研究人员指出，用黑色素染色的纺织品似乎与其未染色的纤维素对应物一样耐用。“在现实世界中实现某件东西是非常困难的，它要在10年内不破裂，而且你还可以将它们扔进堆肥中，半年内就会消失，”Ellis说。但他希望这种材料能够达到这些目标。
该团队与纺织生物技术公司Modern Synthesis合作，该公司计划利用该小组的研究创造新产品。然而，该公司并未为研究提供任何资金。如果这项技术流行起来，它可能为时尚界创造更可持续材料提供一个模板，Ellis说。他希望简化着色过程，以便更快地制造材料，以及生产更多颜色的纤维素纺织品。
“时尚公司对此有很大的渴望，拥有微生物制造的纺织品，并使用生物技术来实现这一目标，”Ellis说。
Molinari表示，直接修改细菌以产生图案和颜色“大大简化了制造过程”，这可能有助于制造商扩大技术规模。但她指出，制造商在其他类型的生物纺织品的生产扩展方面遇到了困难，同时还要为消费者保持可接受的价格。
目前，可持续性爱好者将不得不等待另一只由细菌生产的鞋子落地。
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