细菌“织”成会呼吸的衣服 17302010072刘佳楠 技术引题 纳豆是日本传统食物,其实也就是一种发酵的大豆,那么纳豆的特殊之处在 哪里呢?答案就是:纳豆菌。纳豆菌生活在干燥的水稻秸秆,对周围的湿度、水 分和热量十分敏感,可以根据周围的环境来改变自身的大小和形状。人类的很多 灵感都是来自于大自然,如今受纳豆的启发,研究人员正在用它来创建一种革命 性的可用于服装生产的生物织物来改变我们现有的服装设计和生产。沾染了细菌 的衣服随处可见,而用细菌制成的衣服却独此一家:美国麻省理工学院 BioLogic(生物逻辑)团队制成一件智慧衣服,你流汗越多,它就相应地变得更透 气,来为皮肤降温一一这一功能是由衣服面料中的细菌实现的。不愧被称为“会 呼吸的衣服”、“第二皮肤” 二技术原理 1.纳豆菌特性: 利用随纳豆菌有着外部环境湿度的变化,它会吸水或者放水,由此还会 造成自身体积的膨胀或收缩的特性。而且·即使纳豆菌死去,其细胞内所含的 些生物质如蛋白质、纤维素和DNA仍使这一特性仍可运作。 纳豆细胞能够对不同等级的湿度做出反应,在100%湿度环境下,它们能 完全敞开,实现最大程度的透气性。细胞能够打开通风口,让水分干涸,水分 干后细胞将自动关闭
细菌“织”成会呼吸的衣服 17302010072 刘佳楠 一 技术引题. 纳豆是日本传统食物，其实也就是一种发酵的大豆，那么纳豆的特殊之处在 哪里呢?答案就是：纳豆菌。纳豆菌生活在干燥的水稻秸秆，对周围的湿度、水 分和热量十分敏感，可以根据周围的环境来改变自身的大小和形状。人类的很多 灵感都是来自于大自然，如今受纳豆的启发，研究人员正在用它来创建一种革命 性的可用于服装生产的生物织物来改变我们现有的服装设计和生产。沾染了细菌 的衣服随处可见，而用细菌制成的衣服却独此一家：美国麻省理工学院 BioLogic(生物逻辑)团队制成一件智慧衣服，你流汗越多，它就相应地变得更透 气，来为皮肤降温——这一功能是由衣服面料中的细菌实现的。不愧被称为“会 呼吸的衣服”、“第二皮肤”。 二技术原理 1.纳豆菌特性： 利用随纳豆菌有着外部环境湿度的变化，它会吸水或者放水，由此还会 造成自身体积的膨胀或收缩的特性。而且·即使纳豆菌死去，其细胞内所含的 一些生物质如蛋白质、纤维素和 DNA 仍使这一特性仍可运作。 纳豆细胞能够对不同等级的湿度做出反应，在 100%湿度环境下，它们能 完全敞开，实现最大程度的透气性。细胞能够打开通风口，让水分干涸，水分 干后细胞将自动关闭
二 2.3D生物细胞打印技术 利用一层层的生物材料或者细胞构造块,3D生物打印机多个打印喷头可以 打印细胞,被称为“生物墨”;也可以打印纯生物材料,被称为“生物纸” 所谓生物纸其实是主要成分是水凝胶,可用作细胞生长的支架。将纳豆菌制成 一种生物膜,并尝试与其他材料结合成全新的复合材料,以利用这种膨胀—收缩 的性质并通过将细菌嵌入基础材料本身,持续的时间还可以变得更长。找到了 合适的材料一一氨纶,并将生物膜多层印刷在上面。利用3D打印细胞平台快 速、批量化地制作纳豆菌生物膜并将其印刷在氨纶上,不仅提升了这种生物材 料的制作精度,也大大提升了制作速度
2.3D 生物细胞打印技术 利用一层层的生物材料或者细胞构造块，3D 生物打印机多个打印喷头可以 打印细胞，被称为“生物墨”；也可以打印纯生物材料，被称为“生物纸”。 所谓生物纸其实是主要成分是水凝胶，可用作细胞生长的支架。将纳豆菌制成 一种生物膜，并尝试与其他材料结合成全新的复合材料，以利用这种膨胀-收缩 的性质并通过将细菌嵌入基础材料本身，持续的时间还可以变得更长。找到了 合适的材料——氨纶，并将生物膜多层印刷在上面。利用 3D 打印细胞平台 快 速、批量化地制作纳豆菌生物膜并将其印刷在氨纶上，不仅提升了这种生物材 料的制作精度，也大大提升了制作速度
打印出结构依赖于纳豆细胞直接嵌入弹性材料,令服装就会更具穿戴者的身 体温度进行调节衣物打开或者关闭的程度,随着温度的增加,每个纳豆细胞可以 迅速扩大到尺寸的50% “细菌衣”实际上是由结合了纳豆菌细胞的氨纶利用3D打印技术制成的。 三技术应用 1.制造能够自动散热和排汗的传统服装和体育服装 当身体发热、出汗,这种生物合成材料就能作出响应,一片片像鳞片一样的 皮瓣开始卷曲。当湿度继续上升,皮瓣会完全打开,达到最佳的透气性。纳豆 细胞”的能根据空气的湿度自动膨胀和收缩。湿度越大,细胞膨胀就越大。依 次特性,可制成更多舒适创新的服装,如运动鞋,运动衣,舞者服装等。3D扛 印机可以直接将纳豆细胞打印到氨纶等织物中。之后这种生物混合材料也可以 和其他传统材料结合,创建更完美的服装。比如,舞者在跳舞的时候,沿着肩 胛骨的地方发热出汗比较多,那么这一区域就可以使用这种生物混合材料,它 就会根据舞者的发热程度自动卷起和放下
打印出结构依赖于纳豆细胞直接嵌入弹性材料，令服装就会更具穿戴者的身 体温度进行调节衣物打开或者关闭的程度，随着温度的增加，每个纳豆细胞可以 迅速扩大到尺寸的 50%。 “细菌衣”实际上是由结合了纳豆菌细胞的氨纶利用 3D 打印技术制成的。 三 技术应用 1.制造能够自动散热和排汗的传统服装和体育服装。 当身体发热、出汗，这种生物合成材料就能作出响应，一片片像鳞片一样的 皮瓣开始卷曲。当湿度继续上升，皮瓣会完全打开，达到最佳的透气性。纳豆 细胞”的能根据空气的湿度自动膨胀和收缩。湿度越大，细胞膨胀就越大。依 次特性，可制成更多舒适创新的服装，如运动鞋，运动衣，舞者服装等。3D 打 印机可以直接将纳豆细胞打印到氨纶等织物中。之后这种生物混合材料也可以 和其他传统材料结合，创建更完美的服装。比如，舞者在跳舞的时候，沿着肩 胛骨的地方发热出汗比较多，那么这一区域就可以使用这种生物混合材料，它 就会根据舞者的发热程度自动卷起和放下
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2.纳豆菌还有很多用途，制成的泡茶标签可以被热气激活， 3.3D 打印纳豆菌灯罩可以更具灯泡的热度变颜色， 4.它与花卉杂交，开出的花朵也可以根据太阳的热量打开和关闭花瓣。 四．技术优缺点 1 优点： 当身体发热、出汗，这种生物合成材料就能作出响应。当湿度继续上升，皮 瓣会完全打开，达到最佳的透气性。纳豆细胞”的能根据空气的湿度自动膨胀和 收缩。湿度越大，细胞膨胀就越大。而当温度降低湿度减小时，会自动收缩恢复 原状，没有比这个更智能的衣服了
采用的是天然的纳豆细胞,它们的扩张或收缩能力都是天然的,没有经过改 造修饰来增进它们的能力。研究成员表示,生命物质与电子产品不同,它可以成 长、进化、复制、分类和死亡,如果能够很好地控制,将会拥有巨大的威力。在 生物领域,未来有太多值得想象的空间 2.缺点: (1)如何确保菌的稳定性问题存在限制功能实现时间长短。这种服装目前不能 长期具备自我冷却的功能。 (2)由于生产处于研究阶段不成熟,成本高,产品仍需改进不能普及。 Source ttp//www.popularmechanics.com/technology/al8124/workout-shirt- vents-open-automatically-when-you-sweat/ 百度百科纳豆菌 Mironv V, Boland T, Trusk T, et al. Organ printing, computer-aided jet-based 3D tissue engineering. Trends in Biotechnology, 2003, 21(4):157161. Chua, C.K.: Yeong, W.Y. Bioprinting: Principles and Applications. Singapore: World Scientific Publishing Co. 2015: 296 Shafiee, Ashkan: Atala, Anthony. Printing Technologies for Medical Applications. Trends in Molecular Medicine. 2016-03-01, 22(3):254 265
采用的是天然的纳豆细胞，它们的扩张或收缩能力都是天然的，没有经过改 造修饰来增进它们的能力。研究成员表示，生命物质与电子产品不同，它可以成 长、进化、复制、分类和死亡，如果能够很好地控制，将会拥有巨大的威力。在 生物领域，未来有太多值得想象的空间。 2.缺点： （1）如何确保菌的稳定性问题存在限制功能实现时间长短。这种服装目前不能 长期具备自我冷却的功能。 （2）由于生产处于研究阶段不成熟，成本高，产品仍需改进不能普及。 Source： http://www.popularmechanics.com/technology/a18124/workout-shirtvents-open-automatically-when-you-sweat/ 百度百科 纳豆菌 Mironv V, Boland T, Trusk T, et al. Organ printing, computer-aided jet-based 3D tissue engineering. Trends in Biotechnology, 2003, 21(4): 157~161. Chua, C.K.; Yeong, W.Y. Bioprinting: Principles and Applications. Singapore: World Scientific Publishing Co. 2015: 296 Shafiee, Ashkan; Atala, Anthony. Printing Technologies for Medical Applications. Trends in Molecular Medicine. 2016-03-01, 22 (3): 254– 265
