Die meisten Dinge, denen wir im täglichen Leben begegnen, sind extrem statisch oder reagieren zumindest nicht auf die Art und Weise, wie Lebewesen funktionieren. Das gilt für Kleidung: Sie ziehen sie an, sie bleiben an und wenn Sie möchten, dass sie sich ändern, öffnen Sie die Reißverschlüsse oder machen die Knöpfe rückgängig.
Aber eine neue Klasse von Trainingskleidung nutzt lebende Bakterien, die sich ausdehnen, wenn sie Feuchtigkeit ausgesetzt sind, und sich zusammenziehen, wenn sie dehydriert sind. Die Kleidung wurde von einem multidisziplinären Team am MIT in Zusammenarbeit mit dem Sportartikelhersteller New Balance entwickelt und verfügt über Belüftungsöffnungen, die sich automatisch öffnen, wenn der Träger schwitzt.
Die Kleidung und die Technologie, mit der sie hergestellt wird, werden in einem in Science Advances veröffentlichten Artikel beschrieben, in dem auch einige andere neue Techniken erörtert werden, mit denen die potenziellen Verwendungsmöglichkeiten der Technologie durch Einführung neuer Mikroben oder durch genetische Veränderung erweitert werden können.
Wen Wang, ein MIT-Bioingenieur, leitete die Biotechnologie und Materialwissenschaften für die Studie. (Andere Mitarbeiter waren Designer und Architekten, Ingenieure und Branchenexperten von New Balance.) Wang und ihr Team untersuchten verschiedene Anwendungen, bevor sie sich auf Kleidung konzentrierten. (Ein anderes Papier des Teams beschrieb eine ähnliche Technologie, die verwendet wurde, um flache pastaähnliche Lebensmittel in dreidimensionale Formen zu falten, wenn sie in heißer Brühe getaucht werden, wie ein sich selbst zusammensetzendes IKEA-Fladenmehl.)
Bei Textilien stellten Wang und ihr Team fest, dass die optimale Konstruktion eine Latexschicht war, die von zwei dünnen Schichten von Bakterienzellen mit einer Dicke von 1 bis 5 Mikrometer um den Durchmesser einer roten Blutkörperchen und einem Viertel der Breite eines Menschen umgeben war Haar. Diese wurden zu Klappen geformt und auf der Rückseite eines Trainingsanzugs befestigt. Wenn der Träger schwitzt, bleiben die Zellen an der Außenseite gleich, aber die Zellen an der dem Körper zugewandten Seite nehmen Feuchtigkeit auf und dehnen sich aus, wodurch die Klappen geöffnet werden.
Die bioLogic-Gruppe des MIT Media Lab, zu der Wang und ihre Mitarbeiter gehören, baut seit einigen Jahren derartige Kleidung. Aber Wang fühlte, dass es Raum für Verbesserungen gab; Anfangs verwendeten sie ein Bakterium namens Bacillus subtilis natto, besser bekannt als Hauptbestandteil des klebrigen, fadenziehenden, scharfen japanischen Essens namens Nattō. Ozgur Sahin, außerordentlicher Professor für Biowissenschaften und Physik an der Columbia University, hat B. subtilis natto wegen seiner zähen, starken Sporen in seiner (nicht verwandten) Forschung zu bakterienverwendenden Materialien eingesetzt. Wang übernahm es, weil sie es als wirksam erachtete und weil es sicher genug ist, um in Lebensmitteln verwendet zu werden. Dennoch glaubt sie, dass potenzielle Benutzer möglicherweise durch Bakterien in ihrer Kleidung abgeschaltet werden.
"Einige Menschen haben möglicherweise Angst, dass die Bakterien mein Zuhause oder meine Kinder kontaminieren", sagt Wang, obwohl sie die Sicherheit der Mikroben betont. „Unsere Haut ist kein Vakuum. Wenn Sie keine Bakterien haben, hat es einige schlechte Bakterien. Deshalb wollen wir in Zukunft auch die Mikrobiom-Technologie mit unserem aktuellen Design zu einem mikrobiomtragenden Kleidungsstück kombinieren. "
Das Papier beschreibt auch die Verwendung anderer Mikroben, einschließlich Hefe und kleinerer zellulärer Komponenten wie Proteine, um ähnliche Funktionen auszuführen, die möglicherweise nicht das Stigma von Bakterien tragen. Laut Wang befinden sich alle Mikroben in einem vegetativen Zustand, in dem sie weder wachsen noch sich teilen und benötigen daher weder Nahrung noch Nahrung.
Schließlich führte das Team Fluoreszenz in die Bakterien ein, um zu beweisen, dass sie genetisch verändert werden können, und um potenzielle zukünftige Anwendungen zu erweitern, einschließlich Mikroben, die einen angenehmen Geruch abgeben. "Es wäre einfach, andere gentechnisch veränderte Mikroben in dieses Kleidungsstück einzubauen", sagt Wang.
Erwarten Sie nicht, diese Kleidungsstücke bald im New Balance Store zu sehen. Obwohl das Team ein Patent für die Technologie angemeldet hat, muss es noch die Haltbarkeit durch Waschzyklen nachweisen.
„Längerfristige Studien könnten notwendig sein, um herauszufinden, was schief gehen könnte. Ich sehe das nicht als grundlegende Herausforderung an, aber sobald Sie sie identifiziert haben, können Sie Zeit damit verbringen, sich damit zu befassen “, sagt Sahin, die nicht an der Studie beteiligt war. „Wenn es sich um ein tragbares Material handelt, sollte es beispielsweise der Reibung mit der Haut widerstehen. Es sollte dem Waschen widerstehen, zum Beispiel den Chemikalien, die zum Waschen von Waschmitteln verwendet werden. Schweiß selbst kann über das Öffnen und Schließen der Belüftungsöffnungen hinaus Auswirkungen haben.
"Diese Art des Denkens, dass Stoff tatsächlich dynamisch und reaktionsfreudig sein kann und dass Reaktion besser für seine Funktionen ist, ist im Allgemeinen ein aufregender Aspekt der Arbeit und kann möglicherweise in vielen anderen Bereichen angewendet werden."
