Mantarlar, biyolojik olarak parçalanabilir malzemeler için umut vadeden bir kaynak olarak kabul ediliyor. Empa araştırmacıları, mantar miselyumu ve hücre dışı matrisine (ECM) dayalı yeni bir malzeme geliştirdi . Bu, biyomalzemeye özellikle avantajlı özellikler kazandırıyor.
Sürdürülebilir şekilde üretilen, biyolojik olarak parçalanabilen malzemeler modern malzeme araştırmalarının önemli bir odak noktasıdır. Ancak selüloz, lignin veya kitin gibi doğal malzemelerin işlenmesi araştırmacılara bir uzlaşma sunuyor. Doğal malzemeler saf halleriyle biyolojik olarak parçalanabilirler, ancak çoğu zaman yeterince verimli değillerdir. Kimyasal işlem adımları onları daha güçlü, daha dayanıklı veya daha esnek hale getirebilir; ancak bunu yaparken sürdürülebilirliklerinin bir kısmını kaybederler.
Empa’nın “Selüloz ve Ahşap Malzemeler” laboratuvarındaki araştırmacıları, bu uzlaşmayı akıllıca aşan biyobazlı bir malzeme geliştirdiler. Tamamen biyolojik olarak parçalanabilir olmasının yanı sıra yırtılmaya karşı dayanıklıdır ve çok yönlü işlevsel özelliklere sahiptir. Tüm bunlar minimum işlem adımlarıyla ve tamamen kimyasalsız olarak, hatta yiyebilirsiniz bile. Sırrı: Canlı olması.
Araştırmacılar, yeni malzemelerinin temelini, ölü ağaçlarda yetişen yaygın bir yenilebilir mantar olan Schizophyllum commune'nin miselyumundan oluşturdu . Miselyumlar, halihazırda potansiyel malzeme kaynakları olarak aktif olarak araştırılan kök benzeri, iplik benzeri mantar yapılarıdır. Normalde, hif adı verilen miselyum lifleri temizlenir ve gerekirse kimyasal olarak işlenir; bu da performans ve sürdürülebilirlik arasında bilinen bir denge kurmayı gerektirir.
Empa araştırmacıları farklı bir yaklaşım seçtiler. Miselyumu zahmetli bir şekilde işlemek yerine, bir bütün olarak kullanıyorlar. Mantar büyüdükçe sadece hifler oluşturmakla kalmıyor, aynı zamanda hücre dışı matris adı verilen, canlı hücrelerin salgıladığı farklı lifli makromoleküller, proteinler ve diğer biyolojik maddelerden oluşan bir ağ oluşturuyor. "Mantar bu hücre dışı matrisi, kendisine yapı ve diğer işlevsel özellikler kazandırmak için kullanır. Biz neden aynısını yapmayalım?" Empa araştırmacısı Ashutosh Sinha şöyle açıklıyor: Selüloz ve Ahşap Malzemeler Laboratuvarı Başkanı Gustav Nyström ise şunları ekliyor: “Doğa zaten optimize edilmiş bir sistem geliştirdi.”
Araştırmacılar, biraz hedef odaklı optimizasyonla doğaya yardım eli uzattılar. Yaygın bölünmüş yapraklı mantarın muazzam genetik çeşitliliğinden, iki spesifik makromolekülün özellikle yüksek seviyelerini üreten bir suş seçtiler: uzun zincirli polisakkarit şizofillan ve sabun benzeri protein hidrofobin. Hidrofobinler yapıları gereği su ve yağ gibi polar ve apolar sıvılar arasındaki arayüzlerde birikir. Şizofillan bir nanofiberdir: Bir nanometreden daha ince, ancak bin kat daha uzun. Bu iki biyomolekül birlikte, canlı miselyum malzemesine, onu çok çeşitli uygulamalar için uygun hale getiren özellikler kazandırır.
Araştırmacılar, laboratuvarda malzemelerinin çok yönlülüğünü gösterdiler. Çalışmalarında canlı malzemenin iki olası kullanım alanını ortaya koydular: Plastik benzeri bir film ve bir emülsiyon. Emülsiyonlar, normalde karışmayan iki veya daha fazla sıvının karışımıdır. Örnek görmek isterseniz buzdolabını açmanız yeterli: Süt, salata sosu veya mayonez bunlardan bazılarıdır. Ancak çeşitli kozmetikler, boyalar ve vernikler emülsiyon halinde de mevcuttur.
Bir sorun, bu tür karışımları, zamanla ayrı sıvılara "ayrışmaması" için stabilize etmektir. Canlı miselyumun en iyi yanı tam da burada ortaya çıkıyor: Hem şizofillan lifleri hem de hidrofobinler emülgatör görevi görüyor. Ve yaşayan mantar sürekli olarak bu moleküllerden daha fazlasını salgılar. Sinha, "Bu muhtemelen zamanla daha kararlı hale gelen tek emülsiyon türüdür" diyor. Hem mantar filamentleri hem de yardımcı molekülleri tamamen toksik değildir, biyouyumludur ve hatta yenilebilirdir; yaygın yarık yapraklı mantar, dünyanın birçok yerinde yenilebilir mantar olarak kabul edilir. Nyström, "Bu nedenle kozmetik ve gıda endüstrisinde emülgatör olarak kullanımı özellikle ilgi çekicidir" diyor.
Ancak canlı mantar ağı klasik malzeme uygulamalarında da kullanılabilir. İkinci deneyde araştırmacılar miselyumlarından ince filmler ürettiler. Uzun şizofillan liflere sahip ekstraselüler matris, materyale çok iyi yırtılma direnci sağlar; bu, fungal ve polisakkarit liflerin hedeflenen hizalanmasıyla daha da artırılabilir.
Nyström, “Lif bazlı malzemelerin işlenmesinde kanıtlanmış yöntemleri, gelişmekte olan canlı malzemeler alanıyla birleştiriyoruz” diye açıklıyor. Sinha şunları ekliyor: "Miselyumumuz, tabiri caizse, canlı bir elyaf kompozit malzemesidir." Araştırmacılar, mantarın büyüme koşullarını değiştirerek bu malzemenin özelliklerini kontrol edebiliyorlar. Diğer fonksiyonel makromoleküller üreten diğer mantar türlerinin veya suşlarının kullanılması da düşünülebilir.
Ancak bu canlı malzemeyle çalışmanın bazı zorlukları da beraberinde getirdiği görülüyor. Nyström, “Biyolojik olarak parçalanabilen malzemeler her zaman çevrelerine tepki verirler” diyor. "Bu etkileşimin bir engel teşkil etmediği, hatta faydalı bile olmadığı uygulamalar bulmak istiyoruz." Ancak biyolojik olarak parçalanabilirlik miselyumun hikayesinin sadece bir kısmıdır. Ayrıca biyolojik olarak parçalanabilir: Yaygın yaprak mantarı, odun ve bitki materyallerini aktif bir şekilde parçalayabilir. Sinha burada başka bir olası uygulama görüyor: “Mutfak atıkları için kompostlanabilir plastik poşetler yerine, organik atıkları kompostlaştıran poşetler yapılabilir,” diyor araştırmacı.
Sürdürülebilir elektronik alanında da miselyumun ümit verici uygulamaları bulunmaktadır. Örneğin, mantar materyali neme karşı geri dönüşümlü tepkime veriyor ve biyolojik olarak parçalanabilen nem sensörleri üretmek için kullanılabilir. Nyström ekibinin şu anda üzerinde çalıştığı bir diğer uygulama ise canlı malzemeyi Selüloz ve Ahşap Malzemeler Laboratuvarı'ndaki iki başka araştırma projesiyle birleştiriyor: mantar pili ve kağıt pili. Sinha, "Elektrotları canlı bir 'mantar kağıdı'ndan yapılmış, kompakt, biyolojik olarak parçalanabilen bir pil yaratmak istiyoruz" diyor.
orijinal yayın
A. Sinha, LG Greca, N. Kummer, C. Wobill, C. Reyes, P. Fischer, S. Campioni, G. Nyström: Miselyumdan Elde Edilen Canlı Elyaf Dispersiyonları, Gelişmiş Malzemeler İçin Yeni Bir Sürdürülebilir Platform Olarak; Gelişmiş Malzemeler (2025)
Ayrıca oku
Endofitik mantarlar "kendi" kavaklarını otçul böceklere karşı savunuyor | Dövüş
Bir mantar bitkileri kurtarıyor | Dövüş
