摘要：真菌被认为是可生物降解材料的有前途的来源。研究人员开发了一种基于真菌菌丝体及其自身细胞外基质的新材料。这赋予生物材料特别有利的特性。...

可持续生产的可生物降解材料是现代材料科学的重要重点。但是，当工作天然材料（例如纤维素，木质素或几丁蛋白）时，研究人员将面临权衡。尽管这些物质以其纯净的形式可生物降解，但在性能方面通常并不理想。化学处理步骤可用于使其更强壮，更具耐药性或更柔和 - 但是这样做，它们的可持续性经常受到损害。

来自纤维素和木材材料实验室的EMPA研究人员现已开发出一种基于生物的材料，可巧妙地避免这种妥协。它不仅是完全可生物降解的，而且还具有撕裂性并且具有多功能功能性能。所有这些都以最少的处理步骤和化学物质的方式进行 - 您甚至可以食用。它的秘密：还活着。

大自然优化

作为他们新颖材料的基础，研究人员使用了分裂腮蘑菇的菌丝体，这是一种在死木上生长的广泛的可食用真菌。菌丝体是类似根的丝状真菌结构，已经被积极研究为潜在的材料来源。通常，菌丝纤维（称为菌丝）被清洁，并在必要时进行化学加工，从而在性能和可持续性之间进行了上述权衡。

EMPA研究人员选择了另一种方法。他们没有治疗菌丝体，而是整体上使用它。随着它的生长，真菌不仅形成菌丝，而且形成了所谓的细胞外基质：由活细胞分泌的各种纤维样大分子，蛋白质和其他生物物质的网络。 “真菌使用这种细胞外矩阵来赋予自己的结构和其他功能特性。我们为什么不这样做？” EMPA研究员Ashutosh Sinha解释说。纤维素和木材材料实验室负责人古斯塔夫·尼斯特罗姆（GustavNyström）补充说：“自然已经开发了一种优化的系统。”

有了一些额外的优化，研究人员给了大自然的帮助。他们从分裂谷物的巨大遗传多样性中选择了一种菌株，该菌株特别高水平，两种特定的大分子：长链多糖schizophyllan和肥皂样蛋白质的杂化素。由于其结构，疏水素在极性液体（例如水和油）之间的界面收集。 Schizophyllan是一种纳米纤维：小于纳米厚，但长度超过一千倍。这两种生物分子共同提供了生存的菌丝体材料特性，使其适用于广泛的应用。

活着的乳化器

研究人员证明了其材料在实验室中的多功能性。在他们的研究中，该研究最近发表在杂志上高级材料，他们展示了生命材料的两个可能的应用：一种塑料薄膜和乳液。乳液是通常不混合的两个或多个液体的混合物。看到一个例子所要做的就是打开冰箱：牛奶，沙拉调味料或蛋黄酱都是乳液。各种化妆品，油漆和清漆也采用乳液的形式。

一个挑战是稳定这种混合物，以免随着时间的推移分离到单个液体中。这是活的菌丝体显示出其优势的地方：schizophyllan纤维和疏水剂都充当乳化剂。真菌不断释放更多这些分子。 Sinha说：“这可能是唯一随着时间的推移变得更加稳定的乳液类型。”真菌丝本身及其细胞外分子都是完全无毒的，生物学上兼容和食用的 - 裂缝蘑菇通常在世界许多地方都可以食用。尼斯特罗姆说：“因此，它用作化妆品和食品行业的乳化剂特别有趣。”

从堆肥袋到电池

活真菌网络还适用于经典的材料应用。在第二个实验中，研究人员将菌丝体制成了薄膜。细胞外基质及其长岩质纤维可为材料提供非常好的拉伸强度，可以通过在其中的真菌和多糖纤维的靶向比对进一步增强。

尼斯特罗姆解释说：“我们将处理基于纤维的材料的验证方法与新兴材料领域相结合。” Sinha补充说：“可以这么说，我们的菌丝体是一种活的纤维复合材料。”研究人员可以通过改变真菌生长的条件来控制真菌材料的特性。也可以想象使用其他生产其他功能性大分子的真菌菌株或物种。

使用生物材料也带来了某些挑战。尼斯特罗姆说：“可生物降解的材料总是对其环境反应。” “我们想找到这种互动不是障碍，甚至是优势的应用程序。”但是，它的生物降解性只是菌丝体故事的一部分。这也是一个生物降解器：分裂蘑菇可以积极分解木材和其他植物材料。 Sinha在这里看到了另一个潜在的应用：“它可以用来制作堆肥有机废物本身的袋子，而不是可堆肥的塑料袋，”研究人员说。

在可持续电子领域，菌丝体也有很有希望的应用。例如，真菌材料显示出对水分的可逆反应，可用于产生可生物降解的水分传感器。尼斯特罗姆（Nyström）团队目前正在研究的另一个应用程序将活材料与纤维素和木材材料实验室的其他两个研究项目结合在一起：真菌生物材料和纸电池。 Sinha说：“我们想生产一个紧凑的可生物降解电池，其电极由活的'真菌纸'组成。”