Живые строительные материалы могут открыть новые горизонты для инженеров и архитекторов

Живые строительные материалы могут открыть новые горизонты для инженеров и архитекторов

Американское агентство перспективных исследований DARPA запускает программу искусственных живых материалов (ELM) с целью создания нового класса материалов, сочетающих в себе структурные характеристики традиционных строительных материалов со свойствами живых систем. Живые материалы открывают в генноинженерной биологии новые возможности для решения существующих проблем, связанных со строительством и поддержанием антропогенной среды, а также для создания смарт-инфраструктуры, способной динамически реагировать на её окружение.

«Программа ELM предусматривает создание материалов по заказу отраслей, где они необходимы, — сказал менеджер программы ELM Джастин Галливэн. — Представьте себе, что вместо отправки готовых материалов, мы можем поставить исходные реагенты и уже на месте вырастить с их помощью материалы с использованием местных ресурсов. И этот материал, будучи живым, сможет реагировать на изменения в окружающей его среде и самовосстанавливаться после получения повреждений».

Выращивание этих материалов не является совершенно новой идеей, но в своём нынешнем виде они существенно отличаются от материалов, описанных Галливэном. Например, строительные материалы биологического происхождения заданных размеров и формы можно выращивать из недорогого сырья; прокладочные ткани, полученные из мицелия грибов, и строительные блоки из бактерий и песка — это два современных примера. Эти продукты сохраняют инертность во время производственного процесса, поэтому они почти не демонстрируют своих оригинальных преимуществ биологических компонентов. Учёные добились прогресса в трёхмерной печати живых тканей и органов с использованием трёхмерных подложек-носителей, которые обеспечивают в течение длительного времени жизнеспособность живых клеток. Эти клетки получают из существующих натуральных тканей, но они не предназначены для выполнения каких либо синтезированных функций. Современные методы клеточной печати стоят слишком дорого, чтобы использовать их для производства строительных материалов в требуемых масштабах.

Долгосрочной целью программы ELM является получение возможности  программировать структурные свойства непосредственно в геноме биологических систем с тем, чтобы организму не требовались ни подложки-носители, ни внешние факторы, чтобы получить желаемые форму и свойства. Для достижения этой цели потребуется значительный прорыв в понимании учёными путей развития и того, каким образом эти пути определяют трёхмерное развитие многоклеточных систем.