MIT ve Imperial College London’daki mühendisler; çayı fermente etmek için kullanılan “kombucha ana”ya (sirke gibi) benzer bir bakteri ve maya karışımını kullanarak sağlam, işlevsel malzemeler üretmenin yeni bir yolunu geliştirdiler.
Araştırmacılar, SCOBY (bakteri ve maya simbiyotik kültürü) olarak da adlandırılan bu karışımı kullanarak, çevresel kirleticileri algılama gibi çeşitli işlevleri yerine getirebilen enzimlerle gömülü selüloz üretebildiler. Ayrıca, mayayı malzemeye doğrudan dahil edebileceklerini, suyu arıtmak için kullanılabilecek “canlı malzemeler” oluşturabileceklerini veya hasarı algılayabilen “akıllı” ambalaj malzemeleri yapabileceklerini gösterdiler.
MIT Elektrik Mühendisliği, Bilgisayar Bilimi ve Biyoloji Mühendisliği Doçenti Timothy Lu: “Kaynak yoğun merkezi imalat yerine biyoloji kullanılarak evde veya yerel üretim tesislerinde çeşitli malzemelerin yetiştirilebileceği bir gelecek öngörüyoruz.”
İş Bölümü
Birkaç yıl önce Lu’nun laboratuvarı, altın nanoteller gibi malzemelerle gömülü biyofilmler oluşturmak için, E. coli’yi kullanmanın bir yolunu geliştirdi. Ancak, bu filmler çok küçük ve incedir, bu da çoğu büyük ölçekli uygulamada kullanılmalarını zorlaştırır. Yeni çalışmada araştırmacılar daha büyük miktarlarda daha önemli malzemeler üretmek için mikropları kullanmanın bir yolunu bulmaya başladılar.
Kombucha ana’sına benzer; belirli bakteri ve maya türlerinin karışımı olan bir mikrop popülasyonu oluşturmayı düşündüler. Genellikle bir bakteri türü ve bir veya daha fazla maya türü içeren bu fermantasyon fabrikaları; kombucha çayına kendine özgü lezzetini veren etanol, selüloz ve asetik asit üretir.
Fermantasyon için kullanılan yabani maya türlerinin çoğunun genetik olarak modifiye edilmesi zordur, bu nedenle araştırmacılar; onları Saccharomyces cerevisiae adlı bir laboratuvar maya suşu ile değiştirdiler. Araştırmacılar; mayayı, Imperial College London’daki meslektaşlarının daha önce bir kombucha ana’sından izole ettiği Komagataeibacter rhaeticus adlı bir bakteri türü ile birleştirdiler. Bu türler büyük miktarlarda selüloz üretebilir.
Araştırmacılar, laboratuvarda bir maya türü kullandıkları için, hücreleri laboratuvar mayasının yapabildiği herhangi bir şeyi yapacak şekilde tasarlayabildiler. Örneğin, karanlıkta parlayan enzimler üretmek veya çevredeki kirleticileri algılamak… Maya ayrıca, kirleticileri tespit ettikten sonra parçalayabilecek şekilde programlanabilir.
Bu arada, kültürdeki bakteri; iskele görevi görmek için büyük miktarlarda sert selüloz üretir. Araştırmacılar sistemlerini, mayanın kendisinin mi yoksa sadece ürettikleri enzimlerin selüloz yapısına dahil edilip edilmediğini kontrol edebilecekleri şekilde tasarladılar. Malzemenin büyümesi sadece birkaç gün sürer ve yeterince uzun süre bırakılırsa, kalınlaşarak küvet kadar büyük bir alanı kaplayabilir.
Araştırmacı Tang: “Bunun çok ucuz ve çok büyük miktarlarda yapımı çok kolay olan iyi bir sistem olduğunu düşünüyoruz. (E.coli sisteminden en az bin kat daha fazla malzeme.)”
Sadece Çay
Araştırmacılar; “Syn-SCOBY” adını verdikleri mikrop kültürlerinin potansiyelini göstermek için, bazen çevresel bir kirletici olarak bulunan östradiolü algılayan maya içeren bir materyal yarattılar. Başka bir versiyonda mavi ışığa maruz kaldıklarında lusiferaz adı verilen parlayan bir protein üreten bir maya türü kullandılar. Bu mayalar, diğer kirleticileri, metalleri veya patojenleri tespit eden diğer suşlarla değiştirilebilir.
Kültür, araştırmacıların çalışmalarının çoğu için kullandıkları normal maya kültür ortamında yetiştirilebilir, ancak aynı zamanda şekerli çayda da büyüyebileceğini gösterdiler. Araştırmacılar; kültürlerin, insanların evde su filtreleri veya diğer yararlı materyalleri yetiştirmek için kullanmaları için özelleştirilebileceğini düşünüyor.
Araştırmacı Tang: “Hemen hemen herkes bunu mutfağında veya evinde yapabilir. Uzman olmanıza gerek yok. Sadece şekere ihtiyacınız var, besinleri sağlamak için çaya ihtiyacınız var ve bir parça Syn-SCOBY ana’ya ihtiyacınız var.”
