قام فريق من الباحثين من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) بتطوير بدلة تدريب "قابلة للتنفس" تنفتح فتحاتها وتغلق استجابة لحرارة الجسم والعرق الرياضيين. تصطف الصمامات بالخلايا الميكروبية الحية التي تنقبض وتتوسع استجابةً للتغيرات في الرطوبة. تعمل الخلايا مثل المستشعرات والمحركات الصغيرة: فهي تجعل اللوحات مفتوحة عندما يبدأ الرياضي في التعرق ، ويغلقها عندما يبرد الجسم. بالإضافة إلى البدلة ، طور العلماء أيضًا أحذية رياضية ذات طبقة داخلية من الصمامات الخلوية المماثلة لإطلاق الهواء والرطوبة.
لماذا استخدام الخلايا في الأنسجة الحساسة؟ يجادل الباحثون بأن الخلايا الحساسة للرطوبة لا تحتاج إلى عناصر إضافية لإدراك الرطوبة والاستجابة لها. وقد ثبت أيضًا أن استخدام الخلايا الميكروبية آمن للتلامس مع الجلد. علاوة على ذلك ، بفضل أدوات الهندسة الوراثية المتاحة اليوم ، يمكنك إعداد عدد كبير من الخلايا بسرعة كبيرة حتى يتمكنوا من أداء وظائف مختلفة بالإضافة إلى رد الفعل على الرطوبة.
لإثبات هذه القدرة ، طور الباحثون خلايا حساسة للرطوبة لا تفتح الحدبات فحسب ، بل تضيء أيضًا استجابة لتغيرات الرطوبة. باستخدام طرق علم الوراثة ، أضاف الباحثون مضانًا ، وفي الظلام ستكون الصورة الظلية لشخص الركض ملحوظًا ... في المستقبل ، سيتمكن العلماء من الجمع بين إمكانات الخلايا مع وظيفة استخراج الرائحة: بعد زيارة صالة الألعاب الرياضية ، فإن قميص الرياضي أو القميص سيكون رائحته حلوة.
في الطبيعة ، لاحظ علماء الأحياء أن الكائنات الحية وعناصرها الهيكلية ، من المقاييس إلى الخلايا الميكروبية وحتى البروتينات المحددة ، يمكن أن تغير هيكلها أو حجمها استجابة للتغيرات في الرطوبة. افترض فريق معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا أن محولات الطاقة الطبيعية ، مثل الخميرة والبكتيريا وغيرها من الخلايا الميكروبية ، يمكن استخدامها كعناصر بناء لإنشاء الأنسجة الحساسة للرطوبة.
هذه الخلايا قوية للغاية بحيث يمكنها ثني الركيزة التي يتم تطبيقها عليها. في البداية ، عمل الباحثون مع أكثر السلالات غير المسببة للمرض من E. coli (E. coli) ، والتي وجد أنها تتضخم وتتقلص استجابةً لتغير في الرطوبة. بالإضافة إلى ذلك ، قاموا بتصميم خلايا للتعبير عن بروتين الفلورسنت الأخضر ، مما يسمح للخلية بالتوهج عندما تشعر بتغير في الرطوبة.
باستخدام طريقة طباعة الخلايا ، قام الفريق بتطبيق خطوط متوازية لخلايا الإشريكية القولونية على صفائح اللاتكس ، مما أدى إلى إحداث ثقوب في الأنسجة في ظروف الرطوبة العالية. عند التجفيف على موقد كهربائي ، تنقبض الخلايا ، وتدور الطبقة العليا من اللاتكس ، وتتوهج الخلايا وتتوسع على بخار الماء ، محاذاة اللاتكس. وفقا للعلماء ، بعد مائة من هذه الدورات ، لم تتآكل الطبقة التي تحتوي على خلايا والأنسجة ككل.
في تطوير الملابس ، عمل الباحثون مع المواد الحيوية ، وتصميم بدلة رياضية مع صمامات اللاتكس الخلوية مخيطًا في الجزء الخلفي من البدلة. حددوا حجم كل رفرف ، وكذلك درجة انفتاحهم ، استنادًا إلى صور جسم الإنسان مع مناطق الحرارة والعرق المودعة عليها.
يركز فريق البحث على حقيقة أن جميع أجزاء الجسم لا تنتج الحرارة والعرق بنفس الطريقة. لذلك ، على سبيل المثال ، يتم توليد الكثير من العرق في الجزء السفلي من العمود الفقري ، ولكن ليس الحرارة الشديدة. قام العلماء بإعادة تصميم الملابس باستخدام هذه "البطاقات": حيث ينتج الجسم المزيد من الحرارة ، وزادت اللوحات.
تحافظ الإطارات الداعمة تحت كل لسان من اللاتكس على الطبقة الداخلية من الأنسجة من التلامس المباشر مع الجلد ، ولكن في الوقت نفسه ، الخلايا قادرة على الإحساس والاستجابة للتغيرات في رطوبة الهواء ، الموجودة مباشرة فوق الجلد. في تجارب لاختبار بدلات الجري ، ارتدى المشاركون ملابس وممارستهم على أجهزة المشي والدراجات. راقب الباحثون درجة حرارة ورطوبة موضوعات الاختبار باستخدام أجهزة استشعار صغيرة على ظهورهم.
بعد خمس دقائق من التمارين الرياضية ، بدأت فتحات الدعوى تفتح في اللحظة التي أبلغ فيها المشاركون في التجربة عن إفراز العرق وإحساس بالدفء. أظهرت المستشعرات أن المخمدات تعمل على إزالة العرق وخفض درجة حرارة الجسم بشكل فعال ، على عكس بدلة الجري المماثلة مع الصمامات غير الوظيفية.
كما دمج علماء معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا النسيج الحساس للرطوبة في حذاء أولي خام. عندما يلامس القدم نعل الحذاء ، قام الباحثون بخياطة العديد من الصمامات ، منحنية لأسفل. تواجه طبقة الخلية ساق العداء ، لكنها لا تلمسها. عند تطوير أحذية رياضية ، ركزوا أيضًا على بطاقات الحرارة والعرق للقدم والشبكات الأبعاد القياسية.
كما هو الحال مع البدلة الرياضية ، فتحت اللوحات على حذاء الجري وأضاءت حيث قام الباحثون بزيادة الرطوبة في الغرفة. في الظروف الجافة ، توقف التلألؤ ، أغلقت اللوحات.
ينوي الباحثون التعاون مع شركات الملابس الرياضية لتسويق مشاريعهم. يستكشف فريق من العلماء مجالات أخرى للتطبيق التكنولوجي ، بما في ذلك الستائر المقاومة للماء ، وأباجورة ، والأغطية. بالإضافة إلى ذلك ، فإنهم مهتمون بإعادة التفكير في تغليف البضائع. يمكن أن يعطي مفهوم الجلد الثاني حياة جديدة للتغليف المرن.
دوى:
10.1126 / sciadv.1601984