Virtuální realita, vesmírná turistika, léky na rakovinu – to vše jsou věci, které buď v nějaké míře fungují už dnes, nebo s nimi alespoň počítáme při pohledu do ne tak vzdálené budoucnosti. Ale co takhle mikrobiální inkoust, z něhož se budou stavět domy? Ani to již není žádné sci-fi, nýbrž reálný vynález mezinárodní skupiny vědců. Má konzistenci jako zubní pasta, umí se přizpůsobit svému okolí, leskne se jako želé a lze jej vytisknout 3D tiskárnou do různých drobných tvarů, jež drží pohromadě.
Tento doslova živý materiál, který má schopnost sám růst a regenerovat, by mohl už během 21. století hrát klíčovou roli ve výstavbě udržitelných staveb na Zemi, ale i mimo ni. Výzkumníci svůj recept na programovatelný inkoust z mikrobů podrobně popsali ve studii zveřejněné v časopise Nature Communications.
https://twitter.com/NaturePortfolio/status/1463655994106560521
Na vlastnostech materiálu je sice třeba ještě hodně zapracovat - prozatím nedokáže odolat vysychání a ve větším měřítku není dostatečně stabilní -, vědci jsou však ohledně možností jeho budoucího využití optimističtí a vidí jen málo háčků v překonání všech nedokonalostí.
Od srážení krve k pevnější struktuře
Nejde každopádně o první materiál tohoto druhu, který spatřil světlo světa. Vědci již dříve vytvořili jakési „tisknutelné gely“, které ve své podstatě představují koktejly z bakterií a polymerů. Právě ty pomáhaly při tisku zajistit pevnější strukturu. Jeden takový gel obsahoval kyselinu hyaluronovou, výtažek z mořských řas a kouřový oxid křemičitý – všechny tyto látky způsobily, že byl materiál hustší a viskóznější.
V nové látce ovšem žádné polymery nejsou, je vyrobena výhradně z geneticky upravených bakterií s názvem E. coli. Do podoby hydrogelu, který umí růst a regenerovat se, je v roce 2018 přetvořili biolog Neel Joshi z Northeastern University a inženýrka z Virginia Tech Anna Duraj-Thatte. Přestože hydrogel bylo možné vytlačit injekční stříkačkou, nebyl dostatečně tuhý, aby držel strukturu. Inkoust tak bylo třeba zpevnit. „Přišli jsme se strategií použití fibrinu, což je polymer umožňující srážení krve u lidí a mnoha zvířat,“ řekl další člen vědeckého týmu Avinash Manjula-Basavanna z Harvardovy univerzity.
Výzkumníci poté vzali materiál do laboratoře You Shrike Zhanka, bioinženýra z Harvard Medical School, který 3D tiskárny používá pro tkáňové inženýrství savčích buněk. Vytiskli zde mikrobiální inkoust do několika tvarů a vzorů (mřížka, krabice, kruh, kužel), aby otestovali jeho schopnost udržet tvar a pevnost. Zkouška dopadla skvěle – inkoust vše vydržel.
Multifunkční vynález se neztratí ani na Měsíci
Aby zjistili, zda materiál může plnit i jiné funkce, smíchali doktoři Duraj-Thatte a Manjula-Basavanna inkoust také s jinými specificky upravenými mikrobi. Při jednom testu vytištěný materiál uvolňoval po vystavení chemické látce protinádorové léčivo azurin. V jiném testu zase úspěšně zachytil toxickou chemickou látku BPA, což naznačuje, že by inkoust potenciálně mohl odstraňovat škodlivé kontaminanty ze svého okolí.
Jinými slovy, vědci přišli na to, že by inkoust mohl sloužit hned v několika různých oblastech najednou. Doktorka Duraj-Thatte doufá, že bude kombinován s tkáňovým inženýrstvím. Neel Joshi pro změnu vidí jeho ekologický potenciál při stavbách obnovitelných budov. Manjula-Basavanna je ve svých predikcích ještě odvážnější: materiál by podle něj našel využití i mimo planetu Zemi. Kupříkladu na Měsíci by se inkoust mohl použit jako samoregenerační látka, která by umožňovala budovat různé formy obydlí.
Z vědeckého týmu a odborné veřejnosti zaznívá, že je třeba udělat ještě hodně práce, aby výroba materiálu z ekonomického pohledu dávala smysl. Chemický inženýr Sujit Datta z Princetonské univerzity však připomněl, že ještě před pěti lety bylo vytvoření robustních struktur z mikrobů nepředstavitelné, a je tak dost možné, že samoregenerační budovy by se mohly stát realitou ještě za našeho života. „Je těžké odhadovat budoucnost, ale vzhledem k tempu výzkumu v této oblasti se budoucnost jeví velmi příznivě,“ podotknul.
