Nhóm nghiên cứu tại Viện Công nghệ Tiên tiến Thâm Quyến, Trung Quốc đã tạo ra một loại vải từ nấm Cordyceps militaris (đông trùng hạ thảo) sở hữu khả năng tự làm sạch, tự phục hồi khi hư hỏng và hoàn toàn phân hủy sinh học. Công trình được công bố trên tạp chí Science Advances, đánh dấu bước tiến quan trọng trong lĩnh vực vật liệu sống.
Cơ chế tạo vải từ sợi nấm
Khác với các loại vải truyền thống, vật liệu mới được nuôi cấy từ chính các sợi nấm (hyphae) của Cordyceps militaris. Các nhà khoa học đã biến những sợi nấm siêu nhỏ thành các viên nấm, sau đó ghép chúng lại thành tấm linh hoạt, bổ sung glycerol để tăng độ mềm dẻo. Quá trình này giải quyết bài toán khó trong vật liệu sống: duy trì hoạt động sinh học ở cấu trúc lớn.
Kết quả là một chất liệu giống da hoặc vải dệt, có thể được tạo hình thành quần áo, phụ kiện hoặc các sản phẩm khác. Nhóm nghiên cứu đã trình diễn một chiếc váy làm từ vật liệu này, cho thấy tính khả thi trong ngành thời trang.
Tự phục hồi và tự làm sạch
Theo Li Ke, tác giả chính của nghiên cứu, vật liệu vẫn giữ hoạt tính sinh học ngay cả khi ở dạng thành phẩm. Nếu bề mặt bị hư hỏng, chỉ cần bổ sung các viên nấm mới vào khu vực đó, sợi nấm sẽ phát triển để tự hàn gắn cấu trúc và duy trì khả năng tự làm sạch. "Trong điều kiện khô ráo và thiếu dinh dưỡng, hoạt động sinh học sẽ tạm dừng, vì vậy quần áo không liên tục phát triển khi sử dụng", ông giải thích.
Bản thân sợi nấm có đặc tính chống nước tự nhiên, giúp giảm nhu cầu sử dụng hóa chất chống thấm nhân tạo thường thấy trong ngành dệt may. Điều này góp phần giảm tác động môi trường.
Nền tảng "cắm là chạy" cho nhiều chức năng
Một ưu điểm vượt trội khác là cấu trúc vật liệu cho phép tích hợp thêm các vi sinh vật biến đổi gene một cách dễ dàng, giống như nền tảng plug-and-play. Nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm bổ sung nấm men biến đổi gene để tạo màu sắc cho vải và sợi nấm Aspergillus niger giàu melanin để chống tia UV. Nhờ đó, vật liệu không chỉ có màu sắc tự nhiên mà còn bảo vệ người mặc khỏi bức xạ mặt trời.
Những cánh bướm màu xanh lam được tạo ra từ vải nấm là minh chứng cho khả năng tạo hình và in màu sinh học. Công nghệ này mở ra hướng sản xuất vật liệu thông minh, có thể lập trình để đáp ứng nhu cầu cụ thể.
Phân hủy sinh học và thời trang tuần hoàn
Thử nghiệm cho thấy vật liệu phân hủy hoàn toàn trong 41 ngày, nhanh hơn nhiều so với vải tổng hợp. Điều này phù hợp với mô hình thời trang tuần hoàn, nơi quần áo được thiết kế để tái chế hoặc phân hủy thay vì trở thành rác thải khó phân hủy.
Tuy nhiên, công nghệ mới chỉ ở giai đoạn nguyên mẫu. Theo nhóm nghiên cứu, vải nấm hiện phù hợp nhất với các sản phẩm có vòng đời ngắn như trang phục trình diễn, thời trang theo mùa, bao bì phân hủy sinh học hoặc vật liệu triển lãm nghệ thuật.
Thách thức thương mại hóa
Để thay thế cotton hay polyester, chi phí sản xuất cần được giảm mạnh. Riêng công đoạn nuôi cấy nấm đã chiếm hơn 95% tổng chi phí, chưa kể glycerol và các bước xử lý khác. Nhóm nghiên cứu đang tìm kiếm nguồn dinh dưỡng rẻ hơn, tối ưu quy trình lên men và lọc để mở rộng quy mô.
Bên cạnh đó, vật liệu cần được đánh giá thêm về độ bền khi giặt, khả năng thoáng khí và chịu mài mòn. Trong tương lai, nhóm hy vọng chính loài nấm có thể tự tạo ra sắc tố mà không cần thêm vi sinh vật, và các mạch gene tổng hợp sẽ cho phép kích hoạt chức năng sinh học theo điều kiện môi trường được lập trình sẵn.
