科學家們使用一種新方法，在實驗室中利用細菌制造出可持續(xù)的彩虹色纖維。

科學家利用基因工程細菌以一鍋法同時制造和著色織物。與目前依賴化石燃料的方法相比，這項新技術提供了一種更簡單、更可持續(xù)的生產(chǎn)彩色紡織品的方法。

在11月12日發(fā)表在《Trends in Biotechnology》雜志上的一項新研究中，研究人員通過改變細菌生長的條件，創(chuàng)造了跨越彩虹顏色的纖維素纖維。

合成纖維“在很大程度上依賴于化學合成和后處理步驟，這些步驟耗能、費力、對環(huán)境有害。”該研究的主要作者、韓國高等科學技術學院化學和生物分子工程系教授Sang Yup Lee說，這種過程會產(chǎn)生大量的溫室氣體排放，用重金屬和致癌物質(zhì)污染水和土壤。

因此，近年來，使用由細菌發(fā)酵生產(chǎn)天然纖維的替代方法的趨勢日益增長。纖維素是一個有希望的目標，因為這種材料模仿了棉花等織物中的天然纖維。許多細菌通常將葡萄糖轉化為纖維素纖維，以提供結構支撐并抵御其他微生物。然而，細菌產(chǎn)生的纖維素天然是白色的，這意味著它在加工后往往需要染色。

Lee和他的團隊現(xiàn)在已經(jīng)簡化了這一過程，在產(chǎn)生天然著色劑的微生物旁邊培養(yǎng)產(chǎn)生纖維素的細菌。研究小組使用產(chǎn)色大腸桿菌菌株創(chuàng)造了兩類染料：較暗的紫色素(產(chǎn)生紫色、藍色和綠色等顏色)和較暖的類胡蘿卜素(產(chǎn)生紅色、橙色和黃色等顏色)。

最初，研究人員對Komagataeibacter xylinus細菌菌株的代謝途徑進行了基因改造，以增加發(fā)酵過程中的纖維素產(chǎn)量。隨后將產(chǎn)生紫色桿菌素的大腸桿菌加入到反應容器中，產(chǎn)生紫色、藍色和綠色染色的織物。

然而，該團隊無法使用相同的方法來實現(xiàn)更溫暖的色調(diào)，因為細菌沒有產(chǎn)生足夠的染料來染色纖維素織物，可能是由于細菌生長不良。為了解決這個問題，他們向產(chǎn)類胡蘿卜素的大腸桿菌培養(yǎng)物中加入了預生長和處理過的纖維素。這種共培養(yǎng)方法成功地產(chǎn)生了紅色、橙色和黃色染色的織物，從而完成了團隊的彩虹調(diào)色板。

總的來說，這種方法“消除了對單獨染色和洗滌過程的需要，”Lee說，并補充說這有助于減少化學廢物和水的消耗。

有色細菌纖維素顯示出對酸、堿、熱處理和洗滌的整體強穩(wěn)定性。然而，研究小組指出，需要進一步的工作來全面測試這些材料——特別是檢查它們對工業(yè)洗滌劑和機械磨損的耐久性。

展望未來，Lee希望“將當前的七色平臺擴展到更寬的光譜”，并在保持質(zhì)量一致的同時，將工藝提升到工業(yè)水平。他說，進一步改變細菌生產(chǎn)纖維素的方式可以開辟這種材料的其他用途。