Искусственные или инженерные живые материалы отличаются наличием клеток на поверхности или внутри самого материала, которые придают ему дополнительные полезные свойства. Перспективной выглядит идея добавления к материалам живых бактерий, которые способны производить бактериальную целлюлозу — природный полимер с хорошими механическими свойствами, способностью удерживать воду с высокой чистотой, по сравнению с растительной целлюлозой. Ее уже сейчас используют при выработке тканей, косметических средств, медицинских повязок и в аудиовизуальных технологиях. Но растет заинтересованность относительно потенциала таких бактерий придавать материалу возможность самовосстановления уже при малейших повреждениях. Это помогло бы значительно продлить жизнь изделий, особенно тех, которые регулярно подвергаются воздействию неблагоприятных условий. Такая возможность заинтересовала ученых из Императорского колледжа Лондона, поэтому они попытались создать собственную версию самовоспроизводимого материала из бактерий.
Что создали ученые?
Ученые вырастили в лаборатории крошечные сферические структуры, состоящие из генетически модифицированных бактерий Komagataeibacter rhaeticus и целлюлозы, которые ее произвели. Ученые предположили, что такие сфероиды можно использовать как строительные блоки при изготовлении объектов различной формы. Предыдущие опыты показывали, что из них можно успешно создавать двумерные пленки, а в новой работе авторы показали, что сфероиды способны образовывать и небольшие трехмерные фигуры желаемой формы.
Тогда ученые заинтересовались, можно ли использовать их целлюлозные сферы для восстановления повреждений материалов, созданных на основе бактериальной целлюлозы. Поэтому они сделали небольшие отверстия в толстой целлюлозной пленке и поместили в них сфероиды. Всего через три дня инкубации целлюлозный материал был восстановлен заполнением отверстий в нем новой бактериальной целлюлозой. Последующие опыты показали, что так же сфероиды можно использовать для соединения между собой разных фрагментов целлюлозного, а также других материалов. Так, ученые смогли соединить с помощью бактериальной целлюлозы части губки, древесины и хлопка.
Что нам дают эти результаты?
Ученые надеются, что сфероиды можно будет применить для создания материалов со способностью самостоятельно восстанавливаться после повреждений. Для этого необходимо найти оптимальный способ сочетания их с другими материалами, например, тканями, графитом или желатином, что позволит создать еще более сложные изделия, такие как биологические фильтры, имплантированные в электронику или пластыри с биосенсорами.
Впрочем, необходимо провести еще много опытов, прежде чем живые самовоспроизводимые материалы в обыденности станут реальностью. Но целлюлозные сфероиды могут найти свое применение в медицине раньше. Ученые считают, что совместив их с бактериями, которые производят лекарственные препараты, можно создать эффективные ранозаживляющие пластыри.
