De fleste tingene vi møter i hverdagen er ekstremt statiske, eller i det minste ikke svarer, sammenlignet med måten levende ting fungerer på. Det er sant for klær: Du tar på dem, de blir på, og hvis du vil at de skal bytte, pakker du ut glidelåser eller angir knapper.
Men en ny klasse av treningsklær utnytter levende bakterier, som utvider seg når de blir utsatt for fuktighet og trekker seg sammen når dehydrert. Klærne er utviklet av et tverrfaglig team hos MIT i samarbeid med atletikkselskapet New Balance, og har lufteåpninger som åpnes automatisk når brukeren begynner å svette.
Klærne, og teknologien som brukes til å produsere dem, er beskrevet i en artikkel publisert i Science Advances, som også diskuterer flere andre nye teknikker som kan utvide potensielle bruksområder for teknologien, ved å introdusere nye mikrober eller genetisk endre dem.
Wen Wang, en MIT-bioingeniør, ledet bioteknologi og materialvitenskap for studien. (Andre samarbeidspartnere inkluderte designere og arkitekter, ingeniører og bransjeeksperter fra New Balance.) Wang og teamet hennes utforsket en rekke forskjellige applikasjoner før de fokuserte på klær. (Et annet papir fra teamet beskrev lignende teknologi som ble brukt til å brette flat pastalignende mat i tredimensjonale former når den er dunket i varm buljong, som et selvmonterende IKEA-flatpakningsmåltid.)
Med tekstiler fant Wang og teamet hennes at den optimale konstruksjonen var et lag med latex klemt med to tynne lag med bakterieceller, hver på 1 til 5 mikron tykk, rundt diameteren til en rød blodcelle og 1/15 av bredden av et menneske hår. Disse ble formet til klaffer, og festet på baksiden av et treningsplagg. Når brukeren svetter, forblir cellene på utsiden de samme, men cellene på siden som vender mot kroppen, absorberer fuktighet og ekspanderer, og tvinger klaffene åpne.
MIT Media Labs bioLogic-gruppe, som Wang og hennes samarbeidspartnere er en del av, har bygget denne typen klær i et par år. Men Wang følte at det var rom for forbedring; til å begynne med brukte de en bakterie som ble kalt Bacillus subtilis natto, bedre kjent som hovedkomponenten i den søtete, tunge, skarp japansk mat som heter nattō. Ozgur Sahin, førsteamanuensis i biologiske vitenskaper og fysikk ved Columbia University, har brukt B. subtilis natto i sin (ikke-relaterte) forskning på materialer som bruker bakterier på grunn av de tøffe, sterke sporer. Wang adopterte det fordi hun så at det fungerte, og fordi det er trygt nok til å brukes i mat. Men fremdeles tror hun potensielle brukere kan bli slått av ved å ha bakterier i klærne.
"Noen mennesker kan være redde for at bakteriene kan forurense hjemmet mitt, eller barna mine, " sier Wang, selv om hun understreker mikrobens sikkerhet. “Huden vår er ikke et vakuum. Hvis du ikke har noen bakterier på den, vil den ha noen dårlige bakterier på seg. Så i fremtiden ønsker vi også å kombinere mikrobiometeknologi med vår nåværende design for å lage et mikrobiombærende plagg. "
Oppgaven beskriver også bruk av andre mikrober, inkludert gjær og mindre cellulære komponenter som proteiner, til å utføre lignende funksjoner som kanskje ikke bærer stigma fra bakterier. Alle mikrober, påpeker Wang, er i en vegetativ tilstand der de ikke vokser eller deler seg, og krever derfor ingen mat eller næring.
Til slutt introduserte teamet fluorescens i bakteriene for å bevise at de genetisk kunne modifisere den, for å utvide potensielle fremtidige applikasjoner, inkludert mikrober som gir ut en behagelig lukt. "Det ville være enkelt å integrere andre genetisk konstruerte mikrober i dette plagget, " sier Wang.
Ikke forvent å se disse plaggene i New Balance-butikken snart. Selv om teamet har søkt patent på teknologien, har de ennå ikke demonstrert holdbarheten gjennom vaskesykluser.
- Studier på lengre sikt kan være nødvendige for å finne ut hva som kan gå galt. Jeg ser ikke at det er en grunnleggende utfordring, men når du først har identifisert dem, kan du bruke tid på å adressere det, sier Sahin, som ikke var involvert i studien. “Hvis dette er et bærbart materiale, bør det motstå friksjon, for eksempel med huden. Det skal motstå vasking, kanskje kjemikaliene som brukes i vaskemidler, for eksempel. Svette i seg selv kan ha effekter utover åpning og lukking av ventilasjonsåpningene.
"Denne typen tenkning, at klede faktisk kan være dynamisk og lydhør, og at responsen er bedre for funksjonene, er vanligvis et spennende aspekt av arbeidet, og det kan potensielt brukes på mange andre områder."
