科学家开发细菌制造可持续彩虹色纤维新技术

科学家们使用一种新方法，在实验室中利用细菌制造出可持续的彩虹色纤维。

科学家利用基因工程细菌以一锅法同时制造和着色织物。与目前依赖化石燃料的方法相比，这项新技术提供了一种更简单、更可持续的生产彩色纺织品的方法。

在11月12日发表在《Trends in Biotechnology》杂志上的一项新研究中，研究人员通过改变细菌生长的条件，创造了跨越彩虹颜色的纤维素纤维。

合成纤维“在很大程度上依赖于化学合成和后处理步骤，这些步骤耗能、费力、对环境有害。”该研究的主要作者、韩国高等科学技术学院化学和生物分子工程系教授Sang Yup Lee说，这种过程会产生大量的温室气体排放，用重金属和致癌物质污染水和土壤。

因此，近年来，使用由细菌发酵生产天然纤维的替代方法的趋势日益增长。纤维素是一个有希望的目标，因为这种材料模仿了棉花等织物中的天然纤维。许多细菌通常将葡萄糖转化为纤维素纤维，以提供结构支撑并抵御其他微生物。然而，细菌产生的纤维素天然是白色的，这意味着它在加工后往往需要染色。

Lee和他的团队现在已经简化了这一过程，在产生天然着色剂的微生物旁边培养产生纤维素的细菌。研究小组使用产色大肠杆菌菌株创造了两类染料：较暗的紫色素(产生紫色、蓝色和绿色等颜色)和较暖的类胡萝卜素(产生红色、橙色和黄色等颜色)。

最初，研究人员对Komagataeibacter xylinus细菌菌株的代谢途径进行了基因改造，以增加发酵过程中的纤维素产量。随后将产生紫色杆菌素的大肠杆菌加入到反应容器中，产生紫色、蓝色和绿色染色的织物。

然而，该团队无法使用相同的方法来实现更温暖的色调，因为细菌没有产生足够的染料来染色纤维素织物，可能是由于细菌生长不良。为了解决这个问题，他们向产类胡萝卜素的大肠杆菌培养物中加入了预生长和处理过的纤维素。这种共培养方法成功地产生了红色、橙色和黄色染色的织物，从而完成了团队的彩虹调色板。

总的来说，这种方法“消除了对单独染色和洗涤过程的需要，”Lee说，并补充说这有助于减少化学废物和水的消耗。

有色细菌纤维素显示出对酸、碱、热处理和洗涤的整体强稳定性。然而，研究小组指出，需要进一步的工作来全面测试这些材料——特别是检查它们对工业洗涤剂和机械磨损的耐久性。

展望未来，Lee希望“将当前的七色平台扩展到更宽的光谱”，并在保持质量一致的同时，将工艺提升到工业水平。他说，进一步改变细菌生产纤维素的方式可以开辟这种材料的其他用途。