MIT研究小组用细菌制造服装
发布时间:2016-01-07 浏览次数:


一个多世纪以来,人们在电子学的利用上取得了长足的进步。但在生物学方面,我们的步伐却似乎有点缓慢。BioLogic是麻省理工学院(MIT)媒体实验室有形媒体团队开展一个新项目,该团队正在生物方面进行有趣的探索。

麻省理工学院的姚力宁主持了这个项目的研究工作。她和团队尝试用某些微生物而不是电机来实现某些功能。

BioLogic使用了纳豆枯草芽孢杆菌,这是日本料理常用的一种细菌,会对大气中的水分会做出反应。就像松果一样,这些“纳豆细胞”也可以根据空气的湿度自动膨胀和收缩。湿度越大,它就膨胀得越大(单个细胞的大小最多可改变50%)。姚力宁与设计师合作,用它制作了一种新式服装,称为“第二皮肤”(Second Skin),可以随着穿着者体温和湿度的增加而变得更加透气。

姚力宁的团队把纳豆细胞制成生物膜,然后在印制在氨纶布料上。将生物膜印刷不同图案,可以产生不同的效果。例如,把生物膜均匀印制在织物上,可以让织物柔和卷起。如果印成一条条的线,织物可以弯曲得更尖锐一些。姚力宁解释说,细胞可以对各种等级的湿度作出反应,而在100%的湿度环境下,它是完全敞开的,实现了最大程度的透气性。

姚力宁说:对于设计师来说,生物学是一个很有前途的新学科,因为它的适应性很强。“在生物学中,你可以想象一些电子产品实现不了的功能,”她说。与电子产品不同的是,生命物质可以成长、进化、复制、分裂和死亡。如果你能控制它,就会拥有巨大无比的威力。

BioLogic研究小组采用的是天然纳豆细胞,也就是说,这些细胞的扩张和收缩能力是天然的,没有经过任何修改来增进它们的能力。但姚力宁说,在未来,设计师或许能修改细胞的DNA结构,从而实现更加复杂的功能。比如添加生物发光物质,让织物或植物发光,或者添加吞噬污染物的细菌,制作出可以清洁空气的织物。“我们现在才刚刚起步,”她承认,但未来确实有很多种可能性值得遐想。

生物”是新的接口吗?关于用细菌等生物物质制造致动器的所有这一切谈论都是怎么回事?

在麻省理工大学有形媒体实验室的生物逻辑项目中,可以找到答案。

这是他们以有趣方式创造一个响应式界面的尝试,他们在培养活着的致动器。他们说,“我们想象着一个致动器和传感器可以生长而不是制造出来的世界,它们从自然界中衍生而来,而不是在工厂中制造。”

Kelsey Campbell-DollaghanGizmodo上把他们的工作形容为“在培养皿中生长而不是工厂制造的可穿戴技术。”《连线》相似地表示该研究关注于“我们如何生长出控制我们周围界面的致动器,而不是在工厂里制造它们。”

该团队有一条关于他们工作的视频,解释了培养响应湿度的细菌作为纳米致动器来转换生物混合材料。

Campbell-DollaghanGizmodo上表示,“致动器,也就是马达,无处不在——在我们的手机、手表、和汽车里。它们是大部分现代世界的基础,把范围广泛的能量转化为运动。”

他们研究的根源可以追溯到先前纳豆枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)的发现,这种微生物生活在干稻秸中,然后被编织成大豆袋。

这种细菌成为了制备日本食品纳豆的指定发酵工具。

现在他们以一种新的方式利用该细菌——它成为一种纳米致动器,根据大气湿度或皮肤汗水膨胀和收缩。如Gizmodo所写道,该团队对这种可能性很感兴趣:“如果纳豆的膨胀和收缩能被仔细校准,也许它的动作可以更像是一台机器而不是一个不可预测的生物体,也许它的动作可以更像一个致动器。”

该团队说,“我们引入一个特定类型的活细胞作为纳米致动器,对身体温度和湿度变化作出响应,这种活的纳米致动器可以被电子信号控制,也能与虚拟世界沟通。”一个数字印刷系统和设计仿真软件也被开发了出来。

Liz Stinson在《连线》上写道:“Yao和她的团队把纳豆细胞变成一种生物膜,然后多层印刷在氨纶上,用不同图案印刷生物膜会引起不同行为,“当湿度开始上升时,皮瓣就开始卷曲。”在100%湿度下,皮瓣完全打开,使得透气性最大。”

他们的概念启动了一个人体反馈回路;一旦你穿上就活起来的衣服。ZME Science上一篇关于他们研究的文章把这一切转译为一个结果应用:一件活的衣服,暴露在汗水中就会呼吸,特别是“一套响应湿度(被汗触发)自我调节的衣服,因此你可以更舒适地工作、舞蹈或探索。”

该项目网站说:“合成生物皮肤响应身体热量和汗水,造成热区周围的皮瓣打开,使汗水蒸发并通过生物材料流动冷却身体。”