(Angespanntes Kertu) Wissenschaftler haben neue Arten von „lebenden Materialien“ geschaffen, indem sie die Grundbestandteile optimiert haben kombucha – das beliebte Teegetränk, fermentiert mit einer symbiotischen Kultur aus Bakterien und Hefe (auch bekannt als: SCOBY ).
Diese Art von „Teepilz“ – manchmal auch „Kombucha-Mutter“ genannt – kann offenbar viel mehr als nur säuerlich schmeckende Getränke herstellen.
Durch die Veränderung der Mischung der Kultur gelang es den Forschern, dies zu tun technische lebende Materialien (ELMs), die eines Tages alle möglichen praktischen Anwendungen haben könnten, wie zum Beispiel die Erfassung von Licht oder die Erkennung von Schadstoffen.
Besser noch: Die Wissenschaftler sagen, dass diese lebenden Materialien leicht zu Hause hergestellt werden können, ähnlich wie die Pflege eines Sauerteigs in der Küche.
(Imperial College London/MIT)
„Obwohl wir noch weit von einer Zukunft entfernt sind, in der Menschen kostengünstig ihre eigenen biologischen Sensoren züchten können, bringt uns unser neues System voran, indem es Materialien schafft, die skalierbar sind und daher in der realen Welt eher von Nutzen sein werden.“ sagt Co-Erstautor und synthetischer Biologe Charlie Gilbert vom Imperial College London.
Die Wurzeln der aktuellen Arbeit reichen bis ins Jahr 2014 zurück, als Forscher am MIT konstruiert Escherichia coli Zellen um Biofilme zu erzeugen, in die nicht lebende Strukturen wie Gold-Nanodrähte eingebettet sind.
Die Innovation zeigte zwar, wozu ELMs in der Lage sind, tat dies jedoch im mikroskopischen Maßstab, wodurch die hergestellten Materialien für praktische Zwecke praktisch unbrauchbar wurden.
Die Herausforderung bestand darin, dasselbe in einem viel größeren Maßstab zu erreichen, was die Forscher schließlich dazu veranlasste, mit Kombucha zu experimentieren – oder besser gesagt, mit der symbiotischen Kultur, die als seine Mutter dient.
„Wir glauben, dass dies ein gutes System ist, das sehr günstig und sehr einfach in sehr großen Mengen herzustellen ist“, sagt Co-Erstautor und Bioingenieur Tzu-Chieh Tang vom MIT.
„Es ist mindestens tausendmal mehr Material als das.“ E coli System.'
(Tzu-Chieh Tang/Christoph Bader/Rachel Smith)
Um ihre ELMs herzustellen, experimentierten die Forscher mit einem Laborhefestamm namens Saccharomyces cerevisiae und verbindet es mit dem Bakterium Komagataeibacter rhaeticus .
Mit viel Versuch und Irrtum – mitreißend Finden des richtigen Verhältnisses von Hefe zu Bakterien und Experimente zur Perfektionierung der Dichte der SCOBY-Mischung – den Forschern gelang es schließlich.
Innerhalb der manipulierten Kultur – Syn-SCOBY genannt – produzieren die Bakterien große Mengen Zellulose, die als Gerüststruktur dient S. cerevisiae und seine Enzyme können verschiedene (programmierte) Funktionen ausführen, z. B. die Erkennung von Chemikalien in Schadstoffen oder Krankheitserregern oder die Herstellung eines Proteins, das in Gegenwart von blauem Licht leuchtet.
Es steht zwar noch am Anfang, aber ein solches System weist auf die zukünftige Möglichkeit hin, dass fortschrittliche, sogenannte „intelligente“ Materialien bequem vor Ort in den eigenen vier Wänden hergestellt werden können, anstatt eine ressourcenintensive Fertigung in einer weit entfernten Fabrik zu erfordern.
„So ziemlich jeder kann das in seiner Küche oder zu Hause machen“, Sagt Tang . „Man muss kein Experte sein.“ „Du brauchst nur Zucker, du brauchst Tee, um die Nährstoffe bereitzustellen, und du brauchst ein Stück Syn-SCOBY-Mutter.“
Über die Ergebnisse wird berichtet Naturmaterialien .