Elettronica Kombucha: circuiti elettronici su tappetini kombucha

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 9367 (2023) Citare questo articolo

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Un kombucha è un tè e zucchero fermentati da oltre sessanta tipi di lieviti e batteri. Questa comunità simbiotica produce stuoie di kombucha, che sono idrogel a base di cellulosa. I tappetini kombucha possono essere utilizzati come alternativa alla pelle animale nell'industria e nella moda una volta essiccati e stagionati. Prima di questo studio, abbiamo dimostrato che i tappetini viventi di kombucha mostrano un’attività elettrica dinamica e risposte stimolanti distinte. Per l'uso nei tessuti organici, i tappetini di kombucha stagionati sono inerti. Per rendere funzionali i dispositivi indossabili di Kombucha, è necessario incorporare circuiti elettrici. Dimostriamo che è possibile creare conduttori elettrici su tappetini kombucha. Dopo ripetuti piegamenti e allungamenti, i circuiti mantengono la loro funzionalità. Inoltre, le capacità e le proprietà elettroniche del kombucha proposto, come essere più leggero, meno costoso e più flessibile rispetto ai sistemi elettronici convenzionali, aprono la strada al suo utilizzo in una vasta gamma di applicazioni.

Il Kombucha viene fermentato da una comunità simbiotica di batteri e lieviti1,2,3,4,5. La coltura simbiotica di batteri e lieviti produce un idrogel a base di cellulosa, noto anche come cellulosa batterica, biofilm, biomassa commensale, fungo del tè, scoby e zooglea. Un tè fermentato dalla comunità simbiotica presenta presumibilmente una serie di proprietà benefiche per la salute2,6,7, tuttavia queste non saranno discusse nel presente lavoro.

I tappetini Kombucha sono sistemi simbiotici unici in cui cooperano oltre sessanta specie di lieviti e batteri1. Un kombucha è un esempio di proto-multicellularità, un organismo combinato di più specie, ciascuna delle quali persegue l'obiettivo comune di prolungare la vita dell'organismo collettivo. Le proprietà elettriche dei tappetini di kombucha, scoperte per la prima volta in8, possono far avanzare ulteriormente le idee sull'integrazione basata sull'elettricità e, possibilmente, sulla protocognizione di organismi simbiotici9,10,11,12. Simili tappetini di cellulosa batterica, ad esempio, prodotti da colonie di Acetobacter aceti, hanno dimostrato di possedere interessanti proprietà elettriche e capacità di rilevamento della pressione13.

I tappetini Kombucha, se adeguatamente stagionati, mostrano proprietà simili ai tessuti14,15,16,17,18,19 e potrebbero rappresentare un'alternativa competitiva alla pelle fungina e ai dispositivi indossabili20,21.

I dispositivi indossabili realizzati in kombucha, sebbene non siano un concetto comunemente noto, potrebbero potenzialmente offrire diversi vantaggi. Kombucha forma sulla superficie un tappeto a base di cellulosa. Questo materiale di cellulosa ha proprietà uniche che lo rendono un candidato promettente per la tecnologia indossabile. Ecco alcuni motivi per cui i dispositivi indossabili realizzati in kombucha potrebbero essere importanti:

Sostenibilità: i dispositivi indossabili Kombucha potrebbero essere più sostenibili rispetto ai materiali indossabili tradizionali. Il materiale a base di cellulosa è biodegradabile, rinnovabile e può essere coltivato utilizzando ingredienti semplici come tè e zucchero. Ha il potenziale per ridurre l’impatto ambientale associato alla produzione e allo smaltimento dei tradizionali dispositivi indossabili realizzati con materiali sintetici.

Biocompatibilità: il materiale di cellulosa derivato dal kombucha è generalmente biocompatibile, il che significa che è meno probabile che causi reazioni avverse a contatto con la pelle umana. Ciò lo rende un materiale potenzialmente adatto a soggetti con pelle sensibile o allergie.

Personalizzazione: il materiale kombucha può essere modellato in varie forme e dimensioni durante il suo processo di crescita, consentendo la creazione di dispositivi indossabili personalizzati che possono adattarsi alle forme e alle esigenze del corpo individuale. Questa flessibilità potrebbe portare a un miglioramento del comfort e delle prestazioni.

Traspirabilità e gestione dell'umidità: i dispositivi indossabili a base di Kombucha hanno il potenziale per essere altamente traspiranti, consentendo la circolazione dell'aria e riducendo l'accumulo di umidità sulla pelle. Questa proprietà potrebbe essere utile per l'abbigliamento sportivo o altre applicazioni in cui la gestione dell'umidità è importante. Inoltre, l’assorbimento di acqua da parte del kombucha avrà effetti sull’aumento della conduttività complessiva del kombucha; l'adesione alla pelle aumenta anche dopo l'assorbimento del sudore, rendendo possibili patch autoadesivi realizzati con materiali vegetali.