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MIT基于微生物细胞的“可呼吸”运动服如何实现? |
2017年06月15日08:57 纺织导报
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麻省理工学院(MIT)的研究团队近期开发出一种“可呼吸”运动服,随运动员身体发热和汗液自动打开“通风口”,从而可提高运动员穿着的舒适性。


据研究人员介绍,运动服上手指大小的“通风口”的襟翼上布满了微生物细胞,这些微生物细胞可根据湿度变化而收缩和扩张,充当传感器和驱动器,当运动员出汗时会驱动襟翼打开,身体冷却后则自动合上。

这种湿敏细胞无须额外元件即可感测和响应湿度,所使用的微生物细胞不仅可安全触摸,甚至可食用。更重要的是,可利用最新基因工程技术快速、大量复制,除对湿度响应外,还具有其他多种响应功能。为此,研究者还设计了一种能感应湿度同时打开“通风口”和发光的织物。该研究的主要作者Wen Wang表示:“我们可将细胞与遗传工具结合起来,将其它功能引入这些活细胞,如可加入萤光,提高穿着者在暗处跑步时的能见度。未来也能通过基因工程使其具有释放气味功能,穿着者健身后不会满身汗臭,而会发出香气。”


 

可变形的细胞

据MIT的研究人员介绍,生物学家已观察到,在自然界中当湿度发生变化时,从松果鳞片到微生物细胞,甚至是特定蛋白质都可能改变其结构或体积。MIT团队因此假设,这些天然的可变形的物质,如酵母、细菌和其它微生物细胞可被用于建构湿度感应织物。“这些细胞非常’强壮’,可以驱动其所涂层的基质变形。”Wen Wang说道。


研究人员先用最常见的大肠杆菌非致病菌株做测试,发现其可对湿度变化作出响应,并进一步改造细胞使其能表达绿色萤光蛋白,细胞在感觉潮湿时发光。接着他们用已开发的细胞印刷方法,将2层平行的大肠杆菌细胞印刷在粗糙的天然乳胶片上,并将织物暴露于不断变化的水分条件下。通过100次干/湿循环测试,发现织物在其细胞层或整体性能方面并未出现明显退化。用该织物制成运动服并进行跑步测试,发现运动5min后,运动服上的“通风口”会自动打开,而穿着这种运动服的受测者,比穿着一般运动服的受测者皮肤温度更低。

通风跑鞋

研究人员还将这种湿度感应材料用于跑鞋的鞋底,并基于脚的发热和排汗点设计“通风口”的尺寸和位置。“一开始,我们想在鞋面上缝制通风口,但是我们发现人们通常不是在脚面出汗,而更多是脚底出汗,甚至会引起湿疣等疾病,因此我们认为这种鞋子可以使你的脚保持干燥,避免这些疾病。”Wen Wang说道。


与运动服的测试相似,研究人员通过增加周围湿度,发现跑鞋上的“通风口”会打开而且会发亮;而在干燥条件下,“通风口”关闭而变暗。

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