कवक को जैवअपघटनीय पदार्थों का एक आशाजनक स्रोत माना जाता है। एम्पा के शोधकर्ताओं ने कवक माइसेलियम और उसके बाह्यकोशिकीय मैट्रिक्स (ईसीएम) पर आधारित एक नया पदार्थ विकसित किया है । यह जैव पदार्थ को विशेष रूप से लाभकारी गुण प्रदान करता है।
टिकाऊ तरीके से उत्पादित, जैव-निम्नीकरणीय पदार्थ आधुनिक पदार्थ अनुसंधान का एक महत्वपूर्ण केंद्र हैं। हालाँकि, सेल्यूलोज़, लिग्निन या काइटिन जैसी प्राकृतिक सामग्रियों का प्रसंस्करण शोधकर्ताओं को एक समझौता करने पर मजबूर करता है। हालाँकि ये प्राकृतिक पदार्थ अपने शुद्ध रूप में जैव-निम्नीकरणीय होते हैं, फिर भी इनमें अक्सर पर्याप्त प्रदर्शन क्षमता का अभाव होता है। रासायनिक प्रसंस्करण चरण इन्हें अधिक मज़बूत, अधिक लचीला या अधिक लचीला बना सकते हैं—लेकिन ऐसा करने से, ये अपनी कुछ टिकाऊपन भी खो देते हैं।
सेल्यूलोज़ और वुड मटेरियल्स प्रयोगशाला के एम्पा शोधकर्ताओं ने अब एक ऐसा जैव-आधारित पदार्थ विकसित किया है जो इस समझौते को बड़ी चतुराई से दरकिनार कर देता है। यह न केवल पूरी तरह से जैव-अपघटनीय है, बल्कि फटने-प्रतिरोधी भी है और इसमें बहुमुखी कार्यात्मक गुण हैं। यह सब न्यूनतम प्रसंस्करण चरणों और पूरी तरह से रसायनों के बिना किया गया है—यह खाने योग्य भी है। इसका रहस्य: यह जीवित है।
शोधकर्ताओं ने अपनी नई सामग्री के आधार के रूप में कॉमन स्प्लिट गिल ( स्किज़ोफिलम कम्यून ) मशरूम के माइसेलियम का उपयोग किया, जो मृत लकड़ी पर उगने वाला एक व्यापक रूप से पाया जाने वाला खाद्य मशरूम है। माइसेलियम जड़ जैसी, धागे जैसी कवक संरचनाएं हैं जिन पर संभावित सामग्री स्रोतों के रूप में पहले से ही सक्रिय रूप से शोध किया जा रहा है। सामान्यतः, माइसेलियम के रेशों—जिन्हें हाइफे कहा जाता है—को साफ किया जाता है और यदि आवश्यक हो, तो रासायनिक रूप से उपचारित किया जाता है, जिसमें प्रदर्शन और स्थिरता के बीच एक प्रसिद्ध समझौता शामिल होता है।
एम्पा के शोधकर्ताओं ने एक अलग तरीका अपनाया। माइसीलियम को श्रमसाध्य रूप से संसाधित करने के बजाय, उन्होंने उसे पूरा इस्तेमाल किया। जैसे-जैसे यह बढ़ता है, कवक न केवल हाइफ़े बनाता है, बल्कि एक तथाकथित बाह्यकोशिकीय मैट्रिक्स भी बनाता है: जीवित कोशिकाओं द्वारा स्रावित विभिन्न रेशेदार वृहत् अणुओं, प्रोटीनों और अन्य जैविक पदार्थों का एक नेटवर्क। एम्पा के शोधकर्ता आशुतोष सिन्हा बताते हैं, "कवक इस बाह्यकोशिकीय मैट्रिक्स का उपयोग स्वयं को संरचना और अन्य कार्यात्मक गुण प्रदान करने के लिए करता है। हमें भी ऐसा क्यों नहीं करना चाहिए?" सेल्यूलोज़ और काष्ठ सामग्री प्रयोगशाला के प्रमुख गुस्ताव निस्ट्रोम कहते हैं, "प्रकृति ने पहले ही एक अनुकूलित प्रणाली विकसित कर ली है।"
थोड़े से लक्षित अनुकूलन के साथ, शोधकर्ताओं ने प्रकृति की मदद की। आम विभाजित-पत्ती कवक की विशाल आनुवंशिक विविधता से, उन्होंने एक ऐसी प्रजाति का चयन किया जो दो विशिष्ट वृहत् अणुओं का विशेष रूप से उच्च स्तर उत्पन्न करती है: लंबी-श्रृंखला वाला पॉलीसैकेराइड सिज़ोफिलान और साबुन जैसा प्रोटीन हाइड्रोफोबिन। अपनी संरचना के कारण, हाइड्रोफोबिन ध्रुवीय और अध्रुवीय द्रवों, जैसे जल और तेल, के बीच के अंतरापृष्ठों पर जमा होते हैं। सिज़ोफिलान एक नैनोफाइबर है: एक नैनोमीटर से भी कम मोटा, लेकिन एक हज़ार गुना से भी ज़्यादा लंबा। ये दोनों जैव-अणु मिलकर जीवित माइसीलियम को ऐसे गुण प्रदान करते हैं जो इसे विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त बनाते हैं।
शोधकर्ताओं ने प्रयोगशाला में अपनी सामग्री की बहुमुखी प्रतिभा का प्रदर्शन किया। अपने अध्ययन में, उन्होंने इस जीवित पदार्थ के दो संभावित अनुप्रयोग प्रस्तुत किए: एक प्लास्टिक जैसी फिल्म और एक इमल्शन। इमल्शन दो या दो से अधिक तरल पदार्थों का मिश्रण होते हैं जो आमतौर पर आपस में नहीं मिलते। अगर कोई इसका उदाहरण देखना चाहता है, तो उसे बस रेफ्रिजरेटर खोलना होगा: दूध, सलाद ड्रेसिंग या मेयोनेज़ इनमें से कुछ हैं। लेकिन विभिन्न सौंदर्य प्रसाधन, पेंट और वार्निश भी इमल्शन के रूप में मौजूद होते हैं।
एक चुनौती ऐसे मिश्रणों को स्थिर करना है ताकि वे समय के साथ अलग-अलग द्रवों में "अलग" न हो जाएँ। यहीं पर जीवित माइसीलियम अपना सर्वश्रेष्ठ रूप दिखाता है: स्किज़ोफिलान रेशे और हाइड्रोफोबिन दोनों ही पायसीकारकों के रूप में कार्य करते हैं। और जीवित कवक लगातार इन अणुओं को और अधिक मात्रा में मुक्त करता रहता है। सिन्हा कहते हैं, "यह शायद एकमात्र ऐसा पायस है जो समय के साथ अधिक स्थिर हो जाता है।" कवक तंतु स्वयं और उनके सहायक अणु, दोनों ही पूरी तरह से गैर-विषैले, जैव-संगत, और यहाँ तक कि खाने योग्य भी होते हैं - सामान्य विभाजित कवक को दुनिया के कई हिस्सों में एक खाद्य मशरूम माना जाता है। निस्ट्रॉम कहते हैं, "इसलिए सौंदर्य प्रसाधन और खाद्य उद्योगों में पायसीकारकों के रूप में इसका उपयोग विशेष रूप से दिलचस्प है।"
लेकिन जीवित कवक नेटवर्क पारंपरिक सामग्री अनुप्रयोगों के लिए भी उपयुक्त है। दूसरे प्रयोग में, शोधकर्ताओं ने उनके माइसीलियम से पतली फ़िल्में बनाईं। लंबे सिज़ोफ़िलान तंतुओं वाला बाह्यकोशिकीय मैट्रिक्स इस सामग्री को उत्कृष्ट तन्य शक्ति प्रदान करता है, जिसे कवक और पॉलीसैकेराइड तंतुओं को विशेष रूप से संरेखित करके और बढ़ाया जा सकता है।
निस्ट्रॉम बताते हैं, "हम रेशे-आधारित पदार्थों के प्रसंस्करण के सिद्ध तरीकों को जीवित पदार्थों के उभरते क्षेत्र के साथ जोड़ रहे हैं।" सिन्हा आगे कहते हैं: "हमारा माइसीलियम, एक तरह से, एक जीवित रेशे का मिश्रण है।" शोधकर्ता कवक के विकास की परिस्थितियों में बदलाव करके इस पदार्थ के गुणों को नियंत्रित कर सकते हैं। अन्य कार्यात्मक वृहत् अणु उत्पन्न करने वाले अन्य कवक उपभेदों या प्रजातियों का उपयोग करना भी संभव होगा।
इस जीवित पदार्थ के साथ काम करना कुछ चुनौतियाँ भी प्रस्तुत करता है। निस्ट्रॉम कहते हैं, "जैव-निम्नीकरणीय पदार्थ हमेशा अपने पर्यावरण के साथ प्रतिक्रिया करते हैं। हम ऐसे अनुप्रयोग खोजना चाहते हैं जहाँ यह अंतःक्रिया बाधा न बने—या लाभदायक भी न हो।" हालाँकि, माइसीलियम के लिए जैव-निम्नीकरणीयता कहानी का केवल एक हिस्सा है। यह जैव-निम्नीकरणीय भी है: विभाजित कवक लकड़ी और पौधों की सामग्री को सक्रिय रूप से विघटित कर सकता है। सिन्हा यहाँ एक और संभावित अनुप्रयोग देखते हैं: शोधकर्ता कहते हैं, "रसोई के कचरे के लिए कम्पोस्टेबल प्लास्टिक बैग के बजाय, ऐसे बैग बनाए जा सकते हैं जो स्वयं जैविक कचरे को कम्पोस्ट कर दें।"
टिकाऊ इलेक्ट्रॉनिक्स के क्षेत्र में भी माइसीलियम के आशाजनक अनुप्रयोग हैं। उदाहरण के लिए, यह कवकीय पदार्थ नमी के प्रति उत्क्रमिक रूप से प्रतिक्रिया करता है और इसका उपयोग जैव-निम्नीकरणीय आर्द्रता सेंसर बनाने में किया जा सकता है। निस्ट्रॉम की टीम वर्तमान में जिस एक अन्य अनुप्रयोग पर काम कर रही है, वह इस जीवित पदार्थ को सेल्यूलोज़ और वुड मैटेरियल्स प्रयोगशाला की दो अन्य शोध परियोजनाओं: मशरूम बैटरी और पेपर बैटरी के साथ जोड़ता है। सिन्हा कहते हैं, "हम एक ऐसी सघन, जैव-निम्नीकरणीय बैटरी बनाना चाहते हैं जिसके इलेक्ट्रोड जीवित 'मशरूम पेपर' से बने हों।"
मूल प्रकाशन
ए. सिन्हा, एल.जी. ग्रेका, एन. कुमर, सी. वोबिल, सी. रेयेस, पी. फिशर, एस. कैम्पियोनी, जी. निस्ट्रॉम: माइसेलियम से प्राप्त जीवित फाइबर फैलाव उन्नत सामग्रियों के लिए एक नया टिकाऊ मंच; एडवांस्ड मैटेरियल्स (2025)
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