Kajian baharu mendedahkan kaedah untuk menukar selulosa bakteria kepada bahan yang teguh dan boleh terbiodegradasi, yang berpotensi merevolusikan industri yang dibelenggu oleh sisa plastik.
Dalam perkembangan terobosan, satu pasukan penyelidik dari Universiti Houston dan Universiti Rice telah mencipta satu cara untuk mengubah selulosa bakteria menjadi bahan pelbagai fungsi yang memegang janji sebagai pengganti yang berdaya maju untuk plastik.
Bahan inovatif ini boleh merevolusikan beberapa industri, menawarkan alternatif yang lebih mampan kepada produk plastik tradisional.
"Kami membayangkan kepingan selulosa bakteria yang kuat, pelbagai fungsi dan mesra alam ini menjadi mana-mana, menggantikan plastik dalam pelbagai industri dan membantu mengurangkan kerosakan alam sekitar," kata penulis yang sepadan Maksud Rahman, penolong profesor kejuruteraan mekanikal dan aeroangkasa di University of Houston, dalam satu kenyataan berita.
Inovasi Mesra Alam
Menangani isu endemik pencemaran plastik, penyelidikan meneroka potensi selulosa bakteria - biopolimer terbiodegradasi yang banyak secara semula jadi - untuk melaksanakan fungsi yang biasanya dikaitkan dengan plastik.
Diterbitkan dalam jurnal Nature Communications, kajian itu menggunakan kaedah biosintesis satu langkah yang mudah untuk mencipta kepingan selulosa bakteria yang teguh. Lembaran ini mempamerkan kekuatan tegangan yang mengagumkan, fleksibiliti, kebolehlipatan, ketelusan optik dan kestabilan mekanikal jangka panjang.
Selulosa yang dihasilkan secara bakteria diperkukuh dan dipertingkatkan dengan menggabungkan lembaran nano boron nitrida, meningkatkan sifat mekanikal dan habanya dengan ketara.
"Kami melaporkan strategi bawah ke atas yang mudah, satu langkah dan berskala untuk membiosintesis kepingan selulosa bakteria yang teguh dengan nanofibril sejajar dan kepingan nano hibrid pelbagai fungsi berasaskan selulosa bakteria menggunakan daya ricih daripada aliran bendalir dalam peranti kultur putaran. Lembaran selulosa bakteria yang terhasil memaparkan fleksibiliti kekuatan tegangan tinggi, kestabilan mekanikal dan kestabilan MASR yang pertama," Saadi, pelajar kedoktoran di Rice University.
Penyelesaian Boleh Skala
Aspek yang ketara dalam kaedah pasukan ialah kebolehskalaannya.
"Pendekatan bio-fabrikasi satu langkah yang boleh berskala ini menghasilkan kepingan selulosa bakteria yang sejajar, kuat dan pelbagai fungsi akan membuka jalan ke arah aplikasi dalam bahan struktur, pengurusan haba, pembungkusan, tekstil, elektronik hijau dan penyimpanan tenaga," tambah Rahman.
Proses inovatif yang digunakan Rahman dan pasukannya melibatkan peranti kultur putaran yang direka khas. Bakteria yang menghasilkan selulosa dibiakkan dalam inkubator silinder, telap oksigen, yang dipusing secara berterusan untuk menghasilkan aliran bendalir berarah.
Kaedah ini memastikan bahawa bakteria menghasilkan selulosa dengan cara yang teratur, menghasilkan penjajaran nanofibril yang lebih baik dalam kepingan selulosa bakteria.
"Tingkah laku terkawal ini, digabungkan dengan kaedah biosintesis fleksibel kami dengan pelbagai bahan nano, membolehkan kami mencapai kedua-dua penjajaran struktur dan sifat pelbagai fungsi dalam bahan pada masa yang sama," tambah Rahman.
Implikasi untuk Masa Depan
Kejayaan itu datang pada masa yang penting apabila permintaan untuk bahan mampan lebih tinggi berbanding sebelum ini.
Bahan yang berasaskan petroleum dan tidak terurai telah lama menjadi sumber kebimbangan alam sekitar, dan peralihan ke arah bahan semula jadi atau bio adalah penting untuk masa depan yang mampan.
Selulosa bakteria memenuhi kriteria yang banyak secara semula jadi, terbiodegradasi dan biokompatibel, menjadikannya pesaing yang kuat dalam perlumbaan untuk menggantikan plastik.
Penyelidikan antara disiplin ini menggabungkan unsur-unsur daripada sains bahan, biologi dan kejuruteraan nano, menggambarkan kuasa usaha saintifik kolaboratif untuk menangani isu alam sekitar yang mendesak.
Seperti yang dikatakan Rahman dengan tepat, "Karya ini adalah lambang sains antara disiplin di persimpangan sains bahan, biologi dan kejuruteraan nano."
Masa Hadapan
Dengan penyelidikan dan pembangunan yang berterusan, selulosa bakteria revolusioner ini boleh menemui aplikasi yang luas, daripada bahan pembungkusan hingga pembalut luka, dengan berkesan mengurangkan pergantungan kita pada plastik.
Implikasi kerja pasukan boleh menjadi transformatif, membuka jalan kepada masa depan yang lebih mampan dan mesra alam.
sumber: University of Houston