В основе технологии — бактериальная целлюлоза, вырабатываемая Komagataeibacter xylinus в процессе ферментации. Это чистый, прочный биоматериал с волокнистой структурой, уже исследуемый как экологичная альтернатива полиэстеру и нейлону.
Новизна работы — в интеграции пигмент-продуцирующих бактерий прямо в процесс биосинтеза. Учёные под руководством профессора Сан Юпа Ли использовали модифицированные штаммы E. coli, способные производить два класса природных пигментов:
Виолацеины — для холодных оттенков (зелёный, синий, фиолетовый),
Каротиноиды — для тёплых (жёлтый, оранжевый, красный).
Как преодолели «микробный конфликт»
Изначально совместное культивирование целлюлозо- и пигмент-продуцентов приводило к подавлению роста или потере окраски. Чтобы этого избежать, команда разработала две оптимизированные стратегии:
Для виолацеинов — отсроченное внесение пигментных бактерий после формирования начального слоя целлюлозы;
Для каротиноидов — двухэтапный процесс: сначала выращивание и очистка целлюлозного полотна, затем его инкубация в пигмент-содержащей среде.
В результате получены образцы ткани всех основных цветов спектра — от фиолетового до красного.
Материалы прошли испытания на стойкость к стирке, отбеливанию, кислотам, щелочам и нагреву. Особенно хорошо себя показали виолацеин-окрашенные образцы: их цветоустойчивость превысила показатели коммерческих синтетических красителей.
Однако до промышленного внедрения — как минимум 5 лет.
Вызовы, которые следует учесть: масштабирование производства (ферментация требует чёткого контроля условий), снижение себестоимости (сегодня биотекстиль дороже нефтехимических аналогов), формирование спроса на устойчивые, но, возможно, более дорогие материалы.
«Мы не предлагаем немедленную замену всей текстильной индустрии, — подчёркивает Ли. — Но показываем принципиально чистый путь: одновременное производство и окрашивание без отходов, тяжёлых металлов и эндокринных дисрапторов».
