Sebuah tim peneliti dari Massachusetts Institute of Technology (MIT) telah mengembangkan jas pelatihan "bernapas" yang ventilasinya terbuka dan tertutup sebagai respons terhadap panas dan keringat tubuh atlet. Katup dilapisi dengan sel mikroba hidup yang berkontraksi dan berkembang sebagai respons terhadap perubahan kelembaban. Sel-sel bertindak seperti sensor kecil dan aktuator: mereka membuat penutup terbuka ketika atlet mulai berkeringat, dan menutupnya ketika tubuh telah dingin. Selain setelan itu, para ilmuwan juga mengembangkan sepatu dengan lapisan dalam dari katup seluler yang sama untuk melepaskan udara dan kelembaban.
Mengapa menggunakan sel dalam jaringan sensitif? Para peneliti berpendapat bahwa sel yang sensitif terhadap kelembaban tidak membutuhkan elemen tambahan untuk memahami dan merespons kelembaban. Juga telah terbukti bahwa penggunaan sel mikroba aman untuk kontak dengan kulit. Selain itu, berkat alat rekayasa genetika yang tersedia saat ini, Anda dapat dengan cepat menyiapkan sejumlah besar sel sehingga mereka dapat melakukan berbagai fungsi selain reaksi terhadap kelembaban.
Untuk menunjukkan kemampuan ini, para peneliti mengembangkan sel-sel yang sensitif terhadap kelembaban yang tidak hanya membuka cusps, tetapi juga menerangi dalam menanggapi perubahan kelembaban. Dengan menggunakan metode genetika, para peneliti menambahkan fluoresensi, dan dalam gelap siluet seseorang joging akan terlihat ... Di masa depan, para ilmuwan akan dapat menggabungkan kemampuan sel dengan fungsi ekstraksi bau: setelah mengunjungi gym, kemeja atlet atau T-shirt akan berbau manis.
Di alam, ahli biologi telah mengamati bahwa makhluk hidup dan elemen strukturalnya, dari sisik hingga sel mikroba dan bahkan protein spesifik, dapat mengubah struktur atau volume mereka dalam menanggapi perubahan kelembaban. Tim MIT telah berhipotesis bahwa transduser bentuk alami, seperti ragi, bakteri, dan sel mikroba lainnya, dapat digunakan sebagai blok bangunan untuk membuat jaringan yang sensitif terhadap kelembaban.
Sel-sel ini sangat kuat sehingga mereka dapat menekuk media yang digunakan. Pada awalnya, para peneliti bekerja dengan strain E. coli (E. coli) non-patogenik yang paling umum, yang ditemukan membengkak dan menyusut sebagai respons terhadap perubahan kelembaban. Mereka juga mendesain sel untuk mengekspresikan protein fluoresen hijau, memungkinkan sel untuk bersinar ketika merasakan perubahan dalam kelembaban.
Menggunakan metode pencetakan sel, tim menerapkan garis paralel sel E. coli ke lembaran lateks, membuat lubang di jaringan dalam kondisi kelembaban tinggi. Ketika mengeringkan di atas kompor listrik, sel-sel berkontraksi, memutar lapisan atas lateks, sel-sel bersinar dan mengembang pada uap air, menyelaraskan lateks. Menurut para ilmuwan, setelah seratus siklus seperti itu, lapisan dengan sel dan jaringan secara keseluruhan praktis tidak aus.
Dalam pengembangan pakaian, para peneliti bekerja dengan biomaterial, merancang pakaian olahraga dengan katup lateks seluler yang dijahit di bagian belakang pakaian itu. Mereka menentukan ukuran setiap lipatan, serta tingkat keterbukaan mereka, berdasarkan gambar tubuh manusia dengan zona panas dan keringat yang tersimpan di sana.
Tim peneliti berfokus pada fakta bahwa tidak semua bagian tubuh menghasilkan panas dan keringat dengan cara yang sama. Jadi, misalnya, banyak keringat dihasilkan di bagian bawah tulang belakang, tetapi tidak terlalu panas. Para ilmuwan mendesain ulang pakaian menggunakan "kartu" ini: di mana tubuh menghasilkan lebih banyak panas, flap meningkat.
Bingkai pendukung di bawah setiap penutup lateks menjaga lapisan dalam jaringan dari kontak langsung dengan kulit, tetapi pada saat yang sama, sel-sel dapat merasakan dan merespons perubahan kelembaban udara, yang terletak tepat di atas kulit. Dalam uji coba untuk menguji pakaian lari, peserta mengenakan pakaian dan berlatih treadmill dan sepeda. Para peneliti memantau suhu dan kelembaban subjek uji menggunakan sensor kecil di punggung mereka.
Setelah lima menit latihan, lipatan jas mulai terbuka tepat pada saat peserta percobaan melaporkan pelepasan keringat dan sensasi kehangatan. Sensor menunjukkan bahwa peredam secara efektif menghilangkan keringat dan menurunkan suhu tubuh, tidak seperti pakaian yang mirip dengan katup yang tidak berfungsi.
Ilmuwan MIT juga telah mengintegrasikan kain sensitif kelembaban ke dalam sepatu prototipe mentah. Ketika kaki menyentuh sol sepatu, para peneliti menjahit beberapa katup, membungkuk. Lapisan sel menghadap kaki pelari, tetapi tidak menyentuhnya. Ketika mengembangkan sepatu kets, mereka juga fokus pada kartu panas dan keringat kaki dan kotak dimensi standar.
Seperti halnya olahraga, flap pada sepatu lari terbuka dan menyala ketika para peneliti meningkatkan kelembaban di dalam ruangan. Dalam kondisi kering, luminescence berhenti, tutup ditutup.
Para peneliti bermaksud untuk berkolaborasi dengan perusahaan pakaian olahraga untuk mengkomersilkan proyek mereka. Sebuah tim ilmuwan sedang mengeksplorasi bidang aplikasi teknologi lainnya, termasuk tirai tahan air, penutup lampu, dan lembaran. Selain itu, mereka tertarik untuk memikirkan kembali pengemasan barang. Konsep kulit kedua bisa memberi kehidupan baru pada kemasan fleksibel.
doi:
10.1126 / sciadv.1601984