ابتكار صديق للبيئة.. علماء يستخدمون البكتيريا لإنتاج الأقمشة وصبغها

ابتكر العلماء طريقة لاستخدام البكتيريا الإشريكية القولونية لإنشاء وصبغ أقمشة بألوان قوس قزح في المختبر.

وبالمقارنة مع الطرق الحالية التي تعتمد على الوقود الأحفوري، تُقدم هذه التقنية الجديدة طريقة أبسط وأكثر استدامة لإنتاج منسوجات ملونة، وقف موقع "لايف سينس".

وفي دراسة جديدة نُشرت في مجلة "اتجاهات في التكنولوجيا الحيوية"، ابتكر الباحثون أقمشة قائمة على السليلوز تُغطي ألوان قوس قزح من خلال تغيير الظروف المُستخدمة لنمو البكتيريا.

وفي تصريح لموقع "لايف سينس"، قال سانغ يوب لي، الباحث الرئيسي في الدراسة والأستاذ في قسم الهندسة الكيميائية والبيولوجية الجزيئية في المعهد الكوري المتقدم للعلوم والتكنولوجيا، إن الألياف الصناعية تعتمد "بشكل كبير على التركيب الكيميائي وخطوات ما بعد المعالجة، وهي خطوات كثيفة الاستهلاك للطاقة ومُرهقة وضارة بالبيئة".

وأشار إلى أن هذه العمليات يمكن أن تولد كميات كبيرة من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري، وتُلوّث المياه والتربة بالمعادن الثقيلة والمواد المُسرطنة.

لذلك، في السنوات الأخيرة، برز اتجاه متزايد نحو استخدام طريقة بديلة لإنتاج الألياف الطبيعية من تخمير البكتيريا. ويُعدّ السليلوز هدفًا واعدًا، إذ يُحاكي الألياف الطبيعية الموجودة في أقمشة مثل القطن.

وعادة ما تُحوّل مجموعة واسعة من البكتيريا الغلوكوز إلى ألياف السليلوز لتوفير الدعم الهيكلي والحماية من الميكروبات الأخرى. ومع ذلك، فإن السليلوز الذي تُنتجه البكتيريا أبيض بطبيعته، مما يعني أنه غالبًا ما يحتاج إلى صبغ بعد المعالجة.

وقد قام لي وفريقه بتبسيط هذه العملية من خلال زراعة بكتيريا مُنتجة للسليلوز إلى جانب ميكروبات تُنتج مُلونات طبيعية. وقد استخدم الفريق سلالات من الإشريكية القولونية (E. coli) المُنتجة للألوان لإنشاء فئتين من الأصباغ: البنفسج الداكن (الذي يُنتج ألوانًا مثل الأرجواني والأزرق والأخضر) والكاروتينات الدافئة (التي تُنتج ألوانًا مثل الأحمر والبرتقالي والأصفر).

وفي البداية، عدّل الباحثون وراثيًا المسار الأيضي لسلالة من إحدى أنواع البكتيريا لزيادة إنتاج السليلوز أثناء التخمير. وأدى إضافة بكتيريا الإشريكية القولونية المنتجة للفيولايسين إلى وعاء التفاعل إلى إنتاج قماش مصبوغ بالألوان الأرجواني والأزرق والأخضر.

ومع ذلك، لم يتمكن الفريق من استخدام الطريقة نفسها للحصول على درجات ألوان أكثر دفئًا، لأن البكتيريا لم تُنتج صبغة كافية لصبغ قماش السليلوز، ويرجع ذلك على الأرجح إلى ضعف نمو البكتيريا.

وللتغلب على هذه المشكلة، أضاف الباحثون السليلوز المُنبت والمعالج إلى مزرعة من بكتيريا الإشريكية القولونية المُنتجة للكاروتينات. وقد نجحت هذه الطريقة بإنتاج أقمشة مصبوغة بالألوان الأحمر والبرتقالي والأصفر، مُكملةً بذلك لوحة ألوان الفريق المتنوعة.