微生物细胞带动随湿度变化反应运动服的开发

2017-08-01来源 : 互联网

美国研究人员开发出一种透气训练用运动服,透过内衬活体微生物细胞的透气袋盖,可以因应湿度变化而收缩与膨胀,进而维持穿着者的凉爽与乾燥。

据麻省理工学院(MIT)科学家团队表示,这些微生物细胞作为微小感应器与促动器,当运动员流汗时便会驱使袋盖打开,并在身体冷却时关上。

在自然界中,生物学家已经观察到,当湿度发生变化时,生物及其组成(从松果鳞片到微生物细胞,甚至特定蛋白质)都能改变其结构或体积。MIT团队预测,自然形体转换者如酵母、细菌及其他微生物细胞,可能被用作製造对湿度产生反应的构件。

研究人员*先对大肠桿菌*常见的非致病菌株进行研究,发现其会随着湿度变化而发生膨胀与收缩。之后该细胞被设计用来显现绿色萤光蛋白质,使细胞感受到潮湿条件而发光,并在使用细胞印刷方法将大肠桿菌印製到粗糙的天然乳胶片上。

然后将这种生物布料製成可穿戴的成衣,其中衬裡的乳胶袋盖在背面形成图案,且每个袋盖按照其开启程度并根据预先设定身体产生热能与汗水的分布,进行位置调整。

前研究生Lining Yao与前MIT媒体实验室及化学工程系研究科学家Wen Wang合作执行计画,并将计画称之为bioLoic,Lining Yao表示:「人们可能认为热能与汗水是一样的,但事实上,像下嵴椎这类会产生大量汗水的区域,并没有产生多少热能。我们使用热能及汗水的位置分布重新设计了成衣,举例来说,身体产生较多热能的部位,其袋盖就越大」。

每个袋盖下方的支撑框架让布料的内细胞层不会直接接触到皮肤,同时,细胞能感受并对皮肤上空气中的湿度变化做出反应。在测试跑步服的试验中,研究参与者穿上该成衣,并在使用跑步机和自行车进行运动,而研究人员则运用位于其背部的小型感应器监测其温度与湿度。

运动5分鐘后,在参与者感受到热气与流汗的时候,该运动服的袋盖便开始打开。根据感应器的数据,袋盖能有效从身体上排除汗水并降低皮肤温度,比穿着类似却无功能性袋盖的跑步服时来说,可更好地排除汗水与降温。

研究人员表示,对水分敏感的细胞不需要额外的元素来感测与回应湿度。他们所使用的微生物细胞经证明是可安全触碰甚至消耗的。此外,研究团队表示,藉由现在可使用的新基因工程工具,可快速并大量将细胞準备好,以表现除了对水分有反应以外的多种功能。

标签: 微生物细胞

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