Živi materiali iz gliv in bakterij

Pisatelj znanstvene fantastike Arthur C. Clarke je dejal, da je vsaka dovolj napredna tehnologija enaka čarovniji. Njegova dela so navdihnila tudi dr. Kunala Masanio, profesorja za letalske in vesoljske strukture ter materiale na tehniški univerzi v Delftu na Nizozemskem. »S svojimi raziskavami poskušam v življenje ljudi vnesti neke vrste čarovnijo,« je dejal Masania.

Dr. Masania razvija tako imenovane žive materiale za uporabo v vesoljski in transportni panogi. Vsebujejo mikroorganizme, kot so glive in bakterije, ki jim dajejo sposobnost, da ohranjajo svojo celovitost in se samozdravijo. Njegova raziskovalna skupina v projektu AM-IMATE preučuje možnosti vključevanja bioloških organizmov v inovativne nove materiale za uporabo v industriji in inženirstvu. »Cilj je izdelati strukture, ki se bodo obnašale kot živi organizmi in bodo sposobne zaznavati mehanske obremenitve in se jim prilagajati,« je povedal dr. Masania. Material, ki ga razvija, je kompozit, ki združuje celice živih gliv in les. Sestavljen je iz hidrogela in micelija, korenini podobne strukture glive, ki je običajno pod zemljo. »Za delo z glivami smo se odločili, ker so glive zelo trpežen organizem, ki prenese težke razmere in ga je razmeroma enostavno gojiti,« je pojasnil.

Poleg tega imajo celice gliv veliko sposobnost povezovanja. Micelij lahko razvije obsežno senzorično mrežo, ki mu omogoča pošiljanje signalov po celotnem organizmu. To pomeni, da lahko znanstveniki razporedijo le nekaj celic po materialu in te celice se bodo ponovno povezale in oblikovale senzorično mrežo. Za izdelavo teh živih materialov je Masania razvil posebno metodo 3D-tiskanja in novo črnilo za 3D-tiskanje.

Biološki materiali bi lahko pripomogli k izboljšanju učinkovitosti in trajnosti kritičnih struktur, ki se uporabljajo na področjih, kot sta letalstvo in transport. Dr. Masania in njegova ekipa na primer preučujeta možnost uporabe njihovih kompozitov kot osnovnega materiala za notranjost letal. »Naši materiali so zelo lahki in bolj trajnostni od materialov, ki se trenutno uporabljajo. Danes je notranja oprema letal večinoma izdelana iz plastike in kovine. Če jih nadomestimo, se nam ne bo treba več zanašati na fosilna goriva. Na koncu življenjske dobe pa lahko te dele letala preprosto vrnemo naravi,« je pojasnil. »To bi bilo lahko zelo zanimivo tudi za gradnjo v vesolju in na drugih planetih. Naši živi materiali bi lahko bili osnova za nove habitate, saj bi lahko uporabili lokalne materiale in jih povezali skupaj s pomočjo gliv,« je dodal.

Biološki premazi

Dr. Anna Sandak pa je strokovnjakinja na področju znanosti o materialih, ki posebno pozornost posveča lesu. Je profesorica na primorski univerzi v Kopru ter namestnica direktorja in vodja oddelka za materiale v slovenskem centru odličnosti InnoRenew, v katerem med drugim raziskujejo inovativne obnovljive materiale za trajnostno gradnjo. Z ekipo razvija »živi« biofilm, ki lahko ščiti različne površine, vključno z betonom, plastiko in kovino. Ideja je, da bi se ta »živa koža« lahko uporabila za zaščito gradbenih materialov, da bi stavbe postale bolj odporne in trajnostne. »Namesto uporabe sintetičnih kemikalij, biocidov in mineralnih olj, ki niso vedno prijazni do okolja, se osredotočamo na razvoj naravnih rešitev,« je dejala dr. Sandak.

»Materialom dodajamo novo dimenzijo, ki doslej ni obstajala – to je življenje. V naravi imajo celice veliko izjemnih lastnosti, ki jih je v sintetičnih materialih zelo težko in drago ustvariti. Živi materiali so do okolja prijaznejši, lahko se sami zdravijo, lahko čistijo zrak in so cenejši,« je dodala dr. Sandak, ki se v projektu AM-IMATE ukvarja predvsem z glivami. »Uporabljamo dobre glive, da bi preprečili širjenje slabih.«

–––

Raziskave, omenjene v članku, je financiral Evropski raziskovalni svet. ​Članek je bil prvotno objavljen v reviji Horizon, reviji EU za raziskave in inovacije.