Các nhà nghiên cứu tại Đại học Hoàng gia Luân Đôn đã đạt được một bước tiến đáng kể trong lĩnh vực sinh học, khi họ biến đổi gen vi khuẩn để phát triển da không chứa gốc động vật và nhựa. Điểm nổi bật của phát minh này là khả năng tự nhuộm, mở ra một hướng đi mới cho ngành công nghiệp da.

Việc sử dụng màu sắc nói chung đã có từ thời kỳ đồ đá qua những vết tích qua những bức tranh được khắc trong hang động. Tuy nhiên, sự ra đời của thuốc nhuộm tổng hợp đã đánh dấu một thời điểm quan trọng trong ngành công nghiệp hóa nhuộm. Mặc dù vậy, quá trình này cũng gây ra nhiều tác động tiêu cực đối với môi trường. Trong ngành thời trang, quy trình nhuộm, đặc biệt là việc sử dụng thuốc nhuộm đen để tạo màu cho da, được xem là quy trình gây hại cho môi trường nhất.

Với việc phát triển da không chứa động vật và nhựa từ vi khuẩn biến đổi gen, các nhà nghiên cứu đã mở ra một hướng đi mới cho ngành công nghiệp da, giảm thiểu tác động tiêu cực đối với môi trường và tạo ra sản phẩm thân thiện với môi trường hơn.

Quy trình làm da thuần chay từ vi khuẩn

Vi khuẩn Cellulose (BC) là một vật liệu sinh học tự nhiên và được sản xuất hiệu quả nhất bởi vi khuẩn thuộc chi gram âm Komagataeibacter. Với đặc tính bền và chất lượng, BC có thể được sử dụng trong các thiết bị âm thanh hoặc thậm chí để chữa lành vết thương.

Các nhà nghiên cứu đã thiết kế gen của một loài vi khuẩn để tạo ra các tấm BC. Sau đó, việc chỉnh sửa gen đã khiến các loại vi khuẩn tương tự phát triển vật liệu để tạo ra sắc tố đen sẫm, eumelanin.

Giáo sư Tom Ellis, tác giả đầu tiên của nghiên cứu, cho biết: “Phát minh ra một phương pháp mới, nhanh hơn để sản xuất các loại da thay thế tự nhuộm bền vững là một thành tựu lớn. Vi khuẩn Cellulose  vốn là thuần chay. Sự tăng trưởng của nó đòi hỏi một phần rất nhỏ lượng khí thải carbon, nước, sử dụng đất và thời gian so với việc nuôi bò để lấy da.

Không giống như các chất thay thế da làm từ nhựa, vi khuẩn cellulose cũng có thể được tạo ra mà không cần hóa dầu và sẽ phân hủy sinh học một cách an toàn và không độc hại”.

Xenlulo, một loại BC, được nuôi cấy xung quanh một cái khuôn có hình dạng như một chiếc giày để có được hình dạng của phần “trên” thông thường. Sau hai tuần phát triển, xenlulo có được hình dạng mong muốn và họ cho chiếc giày tiếp xúc với rung lắc nhẹ ở nhiệt độ 30°C trong hai ngày.

Quy trình mới này cũng có thể được điều chỉnh để làm cho vi khuẩn phát triển các vật liệu có màu sắc và kiểu dáng khác nhau, mở ra triển vọng mới cho ngành công nghiệp da và thời trang.

Vai trò của kỹ thuật gen

Với sự phát triển của các vật liệu sinh học bền vững, con người đang chứng kiến một cuộc cách mạng trong ngành công nghiệp da. Sợi nấm, một vật liệu mới được làm từ thực vật, đang được xem xét như một thay thế tiềm năng cho da.

Một ví dụ cụ thể là việc tạo ra một chiếc ví màu đen bằng cách kết hợp hai tấm xenlulo riêng biệt. Điều thú vị là vi khuẩn có thể được tạo ra nhờ sử dụng gen từ các vi khuẩn khác, từ đó màu sắc phản ứng với ánh sáng xanh. Điều này mở ra khả năng mới trong việc tạo ra các sản phẩm có màu sắc và kiểu dáng đa dạng.

Tiến sĩ Kenneth Walker, đồng tác giả của nghiên cứu, nhấn mạnh sự hợp tác giữa các nhà khoa học và nhà thiết kế có thể tạo ra những tác động đáng kể. Điều này cho thấy sự kết hợp giữa khoa học và nghệ thuật không chỉ tạo ra sản phẩm mới, mà còn đẩy mạnh tiến trình phát triển bền vững.

Tiềm năng tương lai

Nhóm nghiên cứu đang mở rộng phạm vi thử nghiệm với nhiều màu sắc khác nhau mà vi khuẩn có thể tạo ra. Theo Giáo sư Ellis, vi khuẩn đã giải quyết được nhiều vấn đề và nhóm nghiên cứu đang chuẩn bị mở rộng nghiên cứu với các màu sắc và vật liệu mới.

Đáng chú ý, nhóm nghiên cứu và cộng tác viên đã giành được tài trợ 2 triệu bảng Anh (khoảng 2,5 triệu USD) từ Hội đồng nghiên cứu khoa học sinh học và công nghệ sinh học. Quỹ này sẽ được sử dụng để tiếp tục nghiên cứu và thiết kế vi khuẩn, cũng như nghiên cứu cellulose vi khuẩn, nhằm giải quyết thêm nhiều vấn đề liên quan đến thời trang.

 Đức Anh Nguyễn