美國研究人員開發(fā)出一種透氣訓練用運動服，透過內(nèi)襯活體微生物細胞的透氣袋蓋，可以因應濕度變化而收縮與膨脹，進而維持穿著者的涼爽與乾燥。

據(jù)麻省理工學院(MIT)科學家團隊表示，這些微生物細胞作為微小感應器與促動器，當運動員流汗時便會驅(qū)使袋蓋打開，并在身體冷卻時關(guān)上。

在自然界中，生物學家已經(jīng)觀察到，當濕度發(fā)生變化時，生物及其組成(從松果鱗片到微生物細胞，甚至特定蛋白質(zhì))都能改變其結(jié)構(gòu)或體積。MIT團隊預測，自然形體轉(zhuǎn)換者如酵母、細菌及其他微生物細胞，可能被用作製造對濕度產(chǎn)生反應的構(gòu)件。

研究人員首先對大腸桿菌最常見的非致病菌株進行研究，發(fā)現(xiàn)其會隨著濕度變化而發(fā)生膨脹與收縮。之后該細胞被設(shè)計用來顯現(xiàn)綠色螢光蛋白質(zhì)，使細胞感受到潮濕條件而發(fā)光，并在使用細胞印刷方法將大腸桿菌印製到粗糙的天然乳膠片上。

然后將這種生物布料製成可穿戴的成衣，其中襯裡的乳膠袋蓋在背面形成圖案，且每個袋蓋按照其開啟程度并根據(jù)預先設(shè)定身體產(chǎn)生熱能與汗水的分布，進行位置調(diào)整。

前研究生Lining Yao與前MIT媒體實驗室及化學工程系研究科學家Wen Wang合作執(zhí)行計畫，并將計畫稱之為bioLoic，Lining Yao表示：「人們可能認為熱能與汗水是一樣的，但事實上，像下嵴椎這類會產(chǎn)生大量汗水的區(qū)域，并沒有產(chǎn)生多少熱能。我們使用熱能及汗水的位置分布重新設(shè)計了成衣，舉例來說，身體產(chǎn)生較多熱能的部位，其袋蓋就越大」。

每個袋蓋下方的支撐框架讓布料的內(nèi)細胞層不會直接接觸到皮膚，同時，細胞能感受并對皮膚上空氣中的濕度變化做出反應。在測試跑步服的試驗中，研究參與者穿上該成衣，并在使用跑步機和自行車進行運動，而研究人員則運用位于其背部的小型感應器監(jiān)測其溫度與濕度。

運動5分鐘后，在參與者感受到熱氣與流汗的時候，該運動服的袋蓋便開始打開。根據(jù)感應器的數(shù)據(jù)，袋蓋能有效從身體上排除汗水并降低皮膚溫度，比穿著類似卻無功能性袋蓋的跑步服時來說，可更好地排除汗水與降溫。

研究人員表示，對水分敏感的細胞不需要額外的元素來感測與回應濕度。他們所使用的微生物細胞經(jīng)證明是可安全觸碰甚至消耗的。此外，研究團隊表示，藉由現(xiàn)在可使用的新基因工程工具，可快速并大量將細胞準備好，以表現(xiàn)除了對水分有反應以外的多種功能。

為了展示這最后一點，研究人員設(shè)計製造了對水分敏感的細胞，不僅可以打開袋蓋，也可以在潮濕情況下發(fā)光。

Wen Wang補充表示：「我們可以將我們的細胞與基因工具結(jié)合，將其他功能引入這些活細胞中。我們以螢光為例，在夜晚(黑暗中)跑步時別人就會看到。未來我們可以藉由基因工程與氣味釋放功能結(jié)合，所以也許在健身過后，襯衫便可散發(fā)出好聞的味道」。

同時，研究員還將濕度反應型布料整合至跑布鞋的初始塬型中，內(nèi)層有類似的細胞襯裡袋蓋，以便氣體排出與吸收水分。

腳底接觸鞋底的地方，研究員縫合了多個向下彎曲的袋蓋，且細胞襯裡層朝向但不接觸跑步者的腳。研究員并依據(jù)腳的熱氣與流汗位置來設(shè)計袋蓋的大小與位置。

Wen Wang解釋：「一開始我們的想法是將袋蓋放在鞋子的上方，但我們發(fā)現(xiàn)一般來說人類的腳背是不會流汗，但是腳底卻會流很多汗，這會導致像疣這類的疾病。所以我們就在想，是不是有可能保持腳的乾爽并避免這些疾病發(fā)生呢?」

就跟運動服一樣，當研究員增加環(huán)境中的濕度，并在乾燥條件下使燈光變暗或關(guān)掉，跑布鞋上的袋蓋就會打開并發(fā)亮。

展望未來，研發(fā)團隊希望與運動服裝公司合作，將其設(shè)計商品化。

Robert N. Noyce職業(yè)發(fā)展機械工程系副教授暨研究報告共同作者Xuanhe Zhao補充表示：「這項研究是利用生物學設(shè)計新材料及設(shè)備，并實現(xiàn)新功能的一個例子。我們相信這個新領(lǐng)域『活的』材料與設(shè)備，將在工程與生物系統(tǒng)相互作用之間找到重要的應用」。