فهرست مطالب
پژوهشگران موسسه پیشرفته علوم و فناوری کره (KAIST)، روش پایدار و نوآورانه‌ای برای تولید و رنگ‌آمیزی پارچه با استفاده از باکتری‌های زنده ارائه کرده‌اند.
به گزارش سرویس علمی تکناک، در این روش، باکتری‌ها به طور هم‌زمان پارچه را می‌پرورانند و آن را به رنگ‌های متنوع و تمام رنگین‌کمانی درمی‌آورند. این رویکرد سازگار با محیط زیست می‌تواند جایگزین فرایندهای صنعتی پرشیمیایی نساجی شود، که وابسته به الیاف و رنگ‌های مصنوعی آلوده‌کننده است.
سان یوپ لی، مهندس زیست‌شیمی و نویسنده ارشد این پژوهش در KAIST توضیح داد: «صنعت نساجی به تولید الیاف مصنوعی و رنگ‌آمیزی با مواد شیمیایی نفت‌پایه متکی است، که شامل مواد سرطان‌زا، فلزات سنگین و مختل‌کننده‌های هورمونی هستند.» وی تصریح کرد: «این روش‌ها باعث افزایش گازهای گلخانه‌ای، کاهش کیفیت آب و آلودگی خاک می‌شوند؛ بنابراین ما در جست‌وجوی راه‌حلی پایدار و ایمن‌تر هستیم.»
چگونگی تولید و رنگ‌آمیزی پارچه با باکتری رنگ‌ساز
سلولز باکتریایی به عنوان جایگزینی پایدار و سازگار با محیط زیست برای پارچه‌های مبتنی بر نفت مانند پلی‌استر و نایلون مطرح شده است. این ماده شامل شبکه‌های فیبری خالص است، که توسط برخی میکروارگانیسم‌ها در فرایند تخمیر به‌طور طبیعی تولید می‌شود.
تیم پژوهشی لی با بهره‌گیری از پتانسیل سلولز باکتریایی، روش نوآورانه‌ای را توسعه دادند که در آن هم‌زمان پارچه تولید و با رنگدانه‌های طبیعی و زنده رنگ‌آمیزی می‌شود. این فرایند با پرورش هم‌زمان باکتری‌های تولیدکننده سلولز (Komagataeibacter xylinus) و میکروب‌های تولیدکننده رنگ انجام شد.
رنگ‌های میکروبی حاصل از دو خانواده مولکولی بودند:
- ویولاچین‌ها رنگ‌های سرد از سبز تا بنفش ایجاد کردند.
- کاروتنوئیدها رنگ‌های گرم از قرمز تا زرد تولید کردند.
با وجود این، تلاش‌های اولیه برای پرورش هم‌زمان باکتری سلولزساز و باکتری رنگ‌ساز (Escherichia coli) ناکام ماند، چرا که تداخل میان گونه‌ها باعث کاهش تولید سلولز یا عدم ایجاد رنگ شد.
بیشتر بخوانید: دانشمندان قصد دارند باکتری‌ها را به رایانه‌های زنده تبدیل کنند
حتما بخوانید: مصرف الکل به باکتری های روده برای تخریب کبد کمک می کند
حل تعارض میان میکروب‌ها
پژوهشگران برای غلبه بر تعارض میکروبی و رسیدن به طیف کامل رنگ‌ها، دو استراتژی ویژه را طراحی کردند. برای تولید رنگ‌های سرد ویولاچین، باکتری رنگ‌ساز تنها پس از تثبیت رشد باکتری‌های سلولز اضافه شدند تا هر دو گونه بتوانند عملکرد خود را بدون اختلال انجام دهند. در مورد رنگ‌های گرم کاروتنوئید، سلولز ابتدا تولید، برداشت و تصفیه شد و سپس در کشت‌های جداگانه‌ای غوطه‌ور شد که رنگ طبیعی تولید می‌کردند. این دو روش پرورش تخصصی باعث تولید ورقه‌های سلولز با رنگ‌هایی از بنفش تا سرمه‌ای، آبی، سبز، زرد، نارنجی و قرمز شد.
آنها برای سنجش دوام عملی پارچه‌های رنگ‌شده با باکتری رنگ‌ساز، تحت آزمایش شست‌وشو، سفیدکننده، حرارت و قرارگیری در محلول‌های اسیدی و قلیایی قوی قرار گرفتند. نتایج بسیار امیدوارکننده بود: بیشتر رنگ‌ها ثبات خود را حفظ کردند و به‌طور ویژه، پارچه رنگ‌شده با ویولاچین، عملکرد بهتری از رنگ‌های مصنوعی در شست‌وشو نشان داد.
سان یوپ لی عنوان کرد: «کار ما اکنون کل صنعت نساجی را تغییر نخواهد داد، اما حداقل مسیر پایدار و سازگار با محیط زیست برای رنگ‌آمیزی و تولید سلولز هم‌زمان ارائه شده است.»
بازارپسندی این پارچه که با باکتری‌های زنده تولید و رنگ‌آمیزی شده با چالش‌هایی مواجه است که حل آنها دست‌کم پنج سال زمان می‌برد، که از جمله این مشکلات می‌توان به مقیاس‌بندی تولید در سطح صنعتی و رقابت اقتصادی با محصولات ارزان مبتنی بر نفت اشاره کرد. موفقیت تجاری این نوآوری پایدار به تغییر نگرش مصرف‌کنندگان بستگی دارد، تا مزایای محیط زیستی و پایداری محصول را بر قیمت احتمالی بالاتر ترجیح دهند.
این تحقیق در تاریخ ۱۲ نوامبر در نشریه Trends in Biotechnology منتشر شد.
