基因工程细菌已被设计用于生产自染、纯素、无塑料的皮革。这项工作是由英国的研究人员进行的，可以为传统皮革和相关的化学染色工艺提供一种更可持续的替代品。
“到2050年，纺织和织物材料将成为继食品和建筑之后的世界第三大污染者——时尚和纺织品的碳排放量已经超过了航空和航运的总和，”领导该项目的伦敦帝国理工学院合成生物学家汤姆·埃利斯解释说。“就碳的使用而言，到目前为止，时尚行业使用的最糟糕的材料是皮革——饲养奶牛和生产皮革所消耗的土地、二氧化碳和甲烷的排放量是惊人的。”
他补充说:“除此之外，把皮革染成不同的颜色，并以一种你想要的方式清洗它，这也很糟糕。”“制革过程中使用铬，要得到黑色——皮革最受欢迎的颜色——你必须使用偶氮染料，这会产生大量的废水和化学残留物。”
为了找到解决方案，研究人员转向细菌纤维素，这是一种天然生物材料，十多年来一直被认为是皮革的替代品。帝国理工大学的研究小组采用了一种独特的方法，通过基因工程让横纹肌komagataebacter rhaeticus细菌表达酪氨酸酶相关蛋白1——一种与黑色素真黑素产生相关的基因。这产生了一种能生长自着色细菌纤维素的菌株。
埃利斯说:“大自然告诉我们，如果你在制造一种材料的同时，在同一个地方制造色素分子，这些色素分子就会被吸收，并成为材料的一部分。”“那么，为什么我们不能把编码制造色素的酶的DNA放入通过基因工程制造色素的细胞中呢?””
为了证明真黑素的产生可以有效地使转基因的雷蒂库菌产生的纤维素着色，研究人员首先在正常生长条件下将细菌培养两周，以产生一种被称为细胞膜的纤维素网。然后，他们取出用过的培养基，用含有合成真黑素所需试剂的中性缓冲溶液代替。在发育缓冲液中孵育一天后，纤维素膜完全变黑。
这种鞋面是通过将处理过的细菌纤维素包裹在脚状的霉菌上制成的
该团队将材料浸泡在甘油溶液中，使其具有所需的柔韧性，然后将其包裹在脚形模具上并使其干燥，从而制作出鞋面。他们还用两张压制干燥的黑化细菌纤维素纸制作了一个钱包原型。
埃利斯说:“真正酷的是，这种材料的颜色不会褪色，你可以在上面加水，刮一下，它的防色性比我们想象的要高得多。”他补充说，理论上，这种方法可以让细菌生长出各种鲜艳的颜色和图案。
“我们下一步想做的是交联——这是真正让皮革有这种良好触感并能持续使用20年的原因。”交联通常是通过铬和其他非常苛刻的方法完成的，所以找到一种生物解决方案真的很好，”他补充道。
这组科学家指出，由于这种材料的高产量可以从简单的静态生长培养中产生，这种方法应该“非常适合扩大规模”。
美国纽约州立大学(State University of New York)时装技术学院(Fashion Institute of Technology)和哥伦比亚大学(Columbia University)的材料科学家希罗斯(Theanne Schiros)说:“这项工作完美地展示了生物制造和基因工具的力量，可以绘制出开发先进材料的自然策略。”她补充说:“这为扩展新兴生物材料和未来纺织品的功能提供了令人兴奋的机会。”
茱莉亚以科学通讯员的身份加入了《化学世界》团队
2023年5月到期。在此之前，她花了8年时间领导临床和科学公司
英国皇家药学会(Royal Pharmaceutical Society)的官方期刊《The Pharmaceutical Journal》是药剂师的会员机构。查看完整档案
