Выращенная в лаборатории древесина для 3D-печати
Что произойдет, если срубить дерево, а древесину не получить? Группа исследователей из Массачусетского технологического института (MIT) доказала, что это не так абсурдно, как кажется. Они разработали методику «выращивания» растений в лаборатории и даже «выращивания» «культурных» деревьев в форме «3D-first».
Древесина имеет потенциал стать возобновляемым ресурсом, но все еще используется чрезмерно. Каждый год, как сообщает MIT в пресс-релизе, представляющем эту инновацию, мир теряет около 10 миллионов гектаров леса. Это примерно соответствует площади Исландии. Основываясь на этом наблюдении, ученые института начали эксперименты по получению «экспериментальной древесины». Точнее, это будет растительный материал, похожий на древесину, который можно будет выращивать непосредственно в нужной форме. Это предложение напоминает о стремительном прогрессе, достигнутом в последние годы в области экспериментальной культуры мяса.
В случае с древесиной исследователи утверждают, что достижение эффективного процесса производства в лаборатории позволяет экономить энергию, а также природные ресурсы. Действительно, нет необходимости рубить дерево, расчленять его или создавать отходы, которые нельзя использовать повторно.
Фактически, процесс начинается с нескольких клеток. Для испытания ученые выбрали листья гиацинта, из которых были выделены и собраны клетки. Сначала их выращивали в течение двух дней в жидкой среде, а затем перенесли в гель, содержащий питательные вещества и два различных гормона.
Читайте также: ИИ, используемый для управления ядерным синтезом, разработанный DeepMind и EPFL
Компания DeepMind (часть Google), специализирующаяся на искусственном интеллекте, в настоящее время работает с исследователями Швейцарского федерального..
Адаптируемые физические свойства
На этой стадии культуры команда может выбирать различные характеристики растительного материала. Физические или механические свойства полученного материала могут быть изменены путем изменения дозировки гормонов. Например, они обнаружили, что чем выше уровень гормонов, тем жестче и плотнее материал.
«В человеческом организме есть гормоны, которые определяют развитие клеток и появление определенных свойств. Точно так же, изменяя концентрацию гормонов в питательном супе, растительные клетки реагируют по-разному. Простое манипулирование этими маленькими клетками может привести к физическим изменениям. в результате внезапного изменения химического состава, — объясняет Эшли Бекбитт, ведущий автор исследования. Это все равно, что «сказать», что стволовые клетки имеют большее медицинское применение, чем то, как они функционируют».
Это означает, что можно вырастить очень прочную древесину, особенно для строительства, с отличными тепловыми свойствами в солнечные дни или для отопления. Другими словами, адаптировать свойства к вашим конкретным потребностям. После этого решающего этапа растительный материал можно «печатать». Ученые используют 3D-принтер для выдавливания гелевого раствора в чашки Петри определенной структуры; после трех месяцев инкубации материал обезвоживается и затем готов. Период разработки относительно длительный. Однако это все еще не соответствует росту деревьев, подчеркивают инициаторы этого процесса.
Интересный аспект всего процесса заключается также в том, что благодаря 3D-принтерам материалы могут быть созданы непосредственно в нужной форме. Идея заключается в том, что эти растительные материалы могут быть выращены точно до нужной формы, поэтому в дальнейшем нет необходимости заниматься субтрактивным производством. Это снижает потребление энергии и количество отходов. Существует множество возможностей для увеличения масштаба и создания трехмерных структур. В настоящее время ученые «печатают» материалы в виде небольших деревьев.
В этой области исследований еще предстоит провести множество испытаний. В частности, исследователи хотят продолжить изучение этого процесса, чтобы лучше понять, как контролируется развитие клеток. Они также хотят изучить, как другие химические и генетические факторы влияют на рост клеток. Поскольку щелкуны не производят древесину, процесс также необходимо адаптировать для использования в древесине.
Однако масштаб этой задачи будет тщательно оценен. Коллаборационисты.
