نسل جدید مواد زیست‌تخریب‌پذیر: زنده و پایدار

پیشرفت‌های نوآورانه در حوزه مواد زیست‌تخریب‌پذیر

پیشرفت‌های خلاقانه در علم مواد زیستی، راه را برای جایگزین‌های پایدار نسبت به پلاستیک‌های سنتی هموار کرده است. پژوهشگران موسسه امپا (Empa) در سوئیس موفق به توسعه ماده‌ای بی‌نظیر شده‌اند که علاوه بر انعطاف‌پذیری و استحکام بالا، کاملاً زیست‌تخریب‌پذیر و حتی زنده است. این بیوپلیمر زنده که از میسلیوم قارچ split-gill (Schizophyllum commune) به‌دست می‌آید، جایگزینی امیدبخش برای پلاستیک‌های مشتق از نفت و عامل آلودگی محیط زیست به شمار می‌رود.

مهندسی زیستی با استفاده از قدرت قارچ‌ها

در قلب این تحقیق، میسلیوم قرار دارد؛ ساختار ریشه‌ای و رشته‌ای قارچ‌ها. برخلاف روش‌های رایج که تمامی سلول‌های زنده را از بین می‌برند، تیم امپا روشی توسعه داده که بخش زیادی از فعالیت زیستی طبیعی میسلیوم را در فرآوری حفظ می‌کند. با تبدیل نرم رشته‌های میسلیوم به حالت تعلیق مایع، ماده‌ای ژل‌مانند به نام "دیسپرسون الیاف زنده" (Living Fiber Dispersions یا LFD) تولید کردند. این ماده جدید امکان قالب‌گیری در اشکال متنوع را دارد و از نظر کاربردپذیری با بسیاری از پلاستیک‌های مصنوعی رقابت می‌کند.

اوج این نوآوری در بهره‌گیری هم‌زمان از سلول‌ها و ماتریکس خارج‌سلولی نهفته است—آرایه‌ای از مواد زیستی که قارچ برای افزایش استحکام و ویژگی‌های منحصر به فرد تولید می‌کند. آشووتاش سینها، متخصص مواد در امپا توضیح می‌دهد: «قارچ برای ساختاردهی و کارایی، به همین ماتریکس متکی است—چرا ما نباید از همین اصل استفاده کنیم؟»

ویژگی‌ها و کاربردهای پتانسیل LFD

با کشت هدفمند سویه خاصی از Schizophyllum commune، پژوهشگران موفق به افزایش تولید دو مولکول کلیدی شدند: اسکیزو فیلان (یک پلی‌ساکارید مقاوم) و هیدروفوبین (پروتئینی موثر در ویژگی‌های سطحی). این ترکیبات موجب افزایش استحکام، انعطاف‌پذیری و دوام مواد زیست‌تخریب‌پذیر LFD می‌شوند.

یکی از کاربردهای اصلی این ماده، تهیه فیلم‌های نازک زیست‌تخریب‌پذیر با استحکام کششی بالاست. کارشناسان انتظار دارند این فناوری در تولید کیسه‌های کمپوست که همراه با زباله‌های ارگانیک تجزیه می‌شوند یا باتری‌های زیست‌تخریب‌پذیر بسیار نازک نسل آینده کاربرد پیدا کند.

همچنین، LFD به عنوان یک امولسیفایر طبیعی عملکرد بالایی دارد و می‌تواند مواد نامتجانس را به‌خوبی با یکدیگر مخلوط کند. این ویژگی در صنایع غذایی و آرایشی—مانند بستنی و شامپو—اهمیت ویژه‌ای دارد. بدین ترتیب، به دلیل ماهیت زنده خود، ماده قادر است تولید این ترکیبات مفید را ادامه دهد و باعث پایداری استثنایی امولسیون شود، اتفاقی که در این حوزه بی‌سابقه است.

ایمنی و قابلیت خوردن: بازنگری در زیست‌پلاستیک‌ها

یکی از برجسته‌ترین ویژگی‌های این ماده قارچی، ایمنی آن است. با منشاء خوراکی و غیرسمی، LFD برای مصرف انسانی بی‌خطر است و این مزیتی مهم نسبت به برخی زیست‌پلاستیک‌های رایج است که ممکن است همچنان افزودنی‌های مضر داشته باشند. همین عامل، استفاده از LFD در بسته‌بندی مواد غذایی و محصولات آرایشی را تقویت می‌کند؛ جایی که زیست‌تخریب‌پذیری و عدم سمیت فاکتورهای کلیدی هستند.

چشم‌انداز آینده: مسیر توسعه مواد زنده

باوجود قابلیت‌های اثبات شده LFD، دانشمندان امپا این مسیر را نقطه شروع می‌دانند. با اصلاح سویه‌های قارچ و شرایط رشد، می‌توان خواص مکانیکی، شیمیایی یا حتی الکتریکی مواد زنده را بر حسب نیاز سفارشی‌سازی نمود—رویکردی که تولید مواد با الهام از طبیعت را فراهم می‌سازد.

طبیعت همواره الهام‌بخش نوآوری‌های فناورانه بوده است. از سامانه‌های دارورسانی تا پارچه‌های خودترمیم، پژوهشگران بیش از پیش به سمت مواد زیستی مبتنی بر قارچ به عنوان جایگزین‌های پلاستیک‌های مصنوعی گرایش دارند. موادی که پلی میان دنیای طبیعی و مصنوعی ایجاد می‌کنند، مزایای ویژه‌ای چون زیست‌تخریب‌پذیری، خودبازسازی و واکنش‌پذیری محیطی دارند. گوستاو نیستروم، دیگر متخصص امپا می‌گوید: «مواد زیست‌تخریب‌پذیر همواره به محیط پیرامون خود واکنش نشان می‌دهند؛ ما به دنبال کاربردهایی هستیم که این تعامل نه مانع، بلکه مزیت باشد.»

جمع‌بندی

توسعه مواد زنده برپایه قارچ گامی بزرگ به سوی اقتصادهای دایره‌ای و پایدار مواد است. با توجه به بحران جهانی آلودگی پلاستیک، نوآوری‌هایی همچون LFD نشان می‌دهد که چگونه ترکیب دانش بشر با هوشمندی طبیعت می‌تواند به نسل تازه‌ای از مواد ایمن، زیست‌تخریب‌پذیر و فعال منتهی شود. با ادامه پژوهش‌ها و توسعه بیوتکنولوژی میسلیوم و قارچ، آینده علم مواد سبز نه‌فقط زنده که رو به شکوفایی است.