Vật liệu sống làm từ vi khuẩn có thể tự phục hồi khi bị hư hỏng, mở ra tiềm năng trong y tế để làm vết thương trên da mau liền. Vật liệu sống (ELM) được tạo ra loại vi chuẩn chỉnh sửa gene chính xác được gọi là Komagataeibacter rhaeticus. Các nhà khoa học sắp xếp vi khuẩn theo cấu trúc hình phỏng cầu, đồng thời đặt cảm biến bên trong để phát hiện hư hỏng. Sau đó, người ta đục lỗ trên lớp cellulose của vi khuẩn và nhét một số phỏng cầu vào trong lỗ. Sau ba ngày, nhóm nghiên cứu nhận thấy các lỗ đã được vá lành và hình dáng của vật liệu khôi phục như cũ.
Mục Lục
Vật liệu sống được tạo ra từ loại vi chuẩn chỉnh sửa gene
Vật liệu sống (ELM) được tạo ra từ loại vi chuẩn chỉnh sửa gene mang tên Komagataeibacter rhaeticus. Các nhà khoa học sắp xếp vi khuẩn theo cấu trúc hình cầu gọi là phỏng cầu, đồng thời đặt cảm biến để phát hiện hư hỏng. Sau đó, họ đục lỗ trên lớp cellulose của vi khuẩn và nhét một số phỏng cầu vào trong lỗ. Sau ba ngày, nhóm nghiên cứu nhận thấy các lỗ đã được vá lành. Hình dáng của vật liệu khôi phục như cũ. Họ mô tả phát hiện trong nghiên cứu công bố hôm 19/8 trên tạp chí Nature Communications.
“Phát hiện của chúng tôi mở ra hướng tiếp cận mới. Trong đó vật liệu nuôi cấy có thể được sử dụng như các module. Với chức năng khác nhau, giống như trong xây dựng. Vật liệu sống tạo ra theo cách này rất đa dạng, chẳng hạn với tế bào men tiết protein. Chúng tôi có thể sản xuất màng phim vá lành vết thương. Hormone và enzyme sinh ra từ băng gạc sẽ giúp tăng tốc độ lành da”, Joaquin Caro-Astorga; trợ lý nghiên cứu ở Khoa kỹ thuật sinh học tại Đại học Hoàng gia London (ICL); trưởng nhóm nghiên cứu, giải thích.
Sử dụng một loại nấm để sửa vá vết nứt ở bê tông
Patrick Rose, giám đốc khoa học tại Văn phòng nghiên cứu hải quân toàn cầu của Mỹ ở London. Đơn vị đóng góp kinh phí cho nghiên cứu, chia sẻ họ muốn tăng tuổi thọ của sản phẩm. Ngăn các hệ thống hỏng hóc trước khi có thể nhìn thấy vấn đề bằng mắt thường. Hiện nay, các nhà khoa học muốn phát triển nhiều khối xây dựng hình phỏng cầu hơn và tạo nhiều thiết kế phức tạp hơn. Kết hợp khối xây dựng với vật liệu như cotton hoặc graphite.
Đây không phải lần đầu tiên giới nghiên cứu tìm hiểu vật liệu có thể tự vá lành. Trong cuốn sách Các hệ thống tự vá lành dựa trên polymer, tác giả Martin Hager và Stefan Zechel cho biết một số loại polymer có thể làm liền vết nứt và khôi phục đặc tính cơ học.
Những nhà nghiên cứu khác đang xem xét cách sử dụng một loại nấm để sửa vá vết nứt ở bê tông. Phòng thí nghiệm Moore tại Đại học Illinois đang tìm cách mở rộng quy mô và thương mại hóa hệ thống tự vá lành. Trong đó chất lỏng được đổ vào vết nứt để dính liền vật liệu với nhau. Phương pháp này cho phép vá khe hở rộng tới 9 mm.
Bê tông tự vá lành vết nứt trong vài ngày
Những vết nứt nhỏ hình thành trên bê tông không phải vấn đề đe dọa trực tiếp độ liền khối kết cấu của một công trình. Nhưng nước thấm vào và vết nứt lan rộng theo thời gian có thể làm giảm đáng kể tính bền vững. Ý tưởng sử dụng bê tông tự vá lành hướng tới can thiệp vào quá trình trên khi vết nứt vẫn còn nhỏ; bịt kín vật liệu để ngăn chặn nguy cơ sụp đổ. Giảm chi phí bảo trì tốn kém hoặc thay thế hoàn toàn công trình.
Trong nghiên cứu công bố trên tạp chí Applied Materials Today; các nhà khoa học ở Viện bách khoa Worcester Polytechnic, Massachusetts; Mỹ, tìm ra giải pháp rẻ và hiệu quả hơn lấy ý tưởng từ cơ thể người. Cụ thể là cách enzyme carbonic anhydrase (CA) ở hồng cầu nhanh chóng truyền CO2 từ tế bào vào mạch máu.
Chúng tôi xem xét bản chất để tìm hiểu điều gì thúc đẩy truyền CO2 nhanh nhất. Và đó là enzyme CA, Nima Rahbar, đồng tác giả nghiên cứu, cho biết. Do các enzyme trong cơ thể phản ứng nhanh bất ngờ; chúng có thể trở thành cơ chế hiệu quả để vá lành và củng cố công trình bê tông.
Nhóm nghiên cứu thêm enzyme CA vào bột bê tông trước khi trộn và đổ vật liệu. Khi một vết nứt nhỏ hình thành ở bê tông, enzyme tương tác với CO2 trong không khí để tạo ra tinh thể canxi carbonate, mô phỏng đặc điểm của bê tông và nhanh chóng lấp đầy vết nứt.
Trên đây là những thông tin về công nghệ mà chúng tôi muốn chia sẻ.