作者丹尼尔·阿克曼，麻省理工学院 麻省理工学院的研究人员提出了一种种植植物材料的方法，如木材和纤维，并通过从百日草叶中培养类似木材的细胞来证明这一概念，如图所示
学分:麻省理工学院 做一张木头桌子需要很多
种一棵树，砍倒它，运输它，碾磨它……你明白了
这是一个长达几十年的过程
路易斯·费尔南多·维拉斯克兹-加西亚提出了一个更简单的解决方案:“如果你想要一张桌子，那么你就应该种植一张桌子
" 委拉斯开兹-加西亚团队的研究人员提出了一种在实验室中培养某些植物组织的方法，如木材和纤维
这个想法仍处于早期阶段，在某些方面类似于养殖肉类——这是一个简化生物材料生产的机会
研究小组通过从百日草叶子中提取细胞的初始样本，培养出木质细胞结构来证明这一概念
虽然这还远未成为现实，但这项工作为生物材料生产的新方法提供了一个可能的起点，从而减轻林业和农业的环境负担
“我们获取这些材料的方式几个世纪以来没有改变，而且效率很低，”维拉克斯-加西亚说
“这是一个绕过所有低效率的真正机会
" 这篇论文将发表在《清洁生产杂志》上
阿什利·贝克维斯是主要作者和博士
D
机械工程学生
合著者包括贝克维斯的共同顾问维拉克斯-加西亚，他是麻省理工学院微系统技术实验室的首席科学家，以及查尔斯·斯塔克·德雷珀实验室的生物医学工程师杰弗里·博伦斯坦
Beckwith说她一直对植物很着迷，最近她在一个农场呆了一段时间，这个项目的灵感就来了
她观察到了农业固有的一些低效率——有些是可以管理的，比如农田里的肥料流失，而另一些则完全不受农民的控制，比如天气和季节性
此外，只有一小部分收获的植物实际上用于食品或材料生产
“这让我开始思考:我们能不能从我们的流程中获得更具战略性的东西？我们的投入能得到更多的收益吗？”贝克威特说
“我想找到一种更有效的方法来利用土地和资源，这样我们就可以让更多的可耕地保持荒芜，或者保持较低的产量，但允许更大的生物多样性
“所以，她把植物产品带到了实验室
研究人员在室内种植了木质植物组织，没有土壤和阳光
他们从百日草植物开始，从它的叶子中提取活细胞
研究小组在液体生长培养基中培养细胞，让它们代谢和增殖
接着，他们将细胞转移到凝胶中并“调整”它们，维拉斯克兹-加西亚解释道
“从某种意义上说，植物细胞类似于干细胞，如果被诱导，它们可以变成任何东西
" 研究人员利用两种叫做生长素和细胞分裂素的植物激素混合物诱导细胞生长出坚硬的木质结构
通过改变凝胶中这些激素的水平，他们控制了细胞中木质素的产生，木质素是一种有机聚合物，赋予木材坚固性
贝克维斯说，她用荧光显微镜评估了最终产品的细胞组成和结构
“你可以目测哪些细胞正在木质化，还可以测量细胞的增大和伸长
“这一过程表明，植物细胞可用于受控的生产过程，从而产生针对特定目的优化的材料
Velásquez-García认为这项工作是他的实验室专注于微制造和添加制造技术(如三维打印)的延伸
在这种情况下，植物细胞本身在凝胶生长培养基的帮助下进行印刷
与非结构化的液体介质不同，凝胶充当细胞以特定形状生长的支架
维拉斯克兹-加西亚说:“这个想法不仅是为了定制材料的属性，也是为了从概念上定制形状。”
因此，他设想有一天有可能长出一张桌子，不需要二乘四或木材胶
这项技术远未上市
“问题是这项技术能否在经济或生命周期的基础上扩大规模并具有竞争力，”康奈尔大学植物生物学家大卫·斯特恩说，他没有参与这项研究
他补充说，扩大这种方法“将需要大量的财政和智力投资”，可能来自政府和私人来源
斯特恩还指出了将林业和农业引入实验室的权衡
“农业通过光合作用和——除了灌溉土地——自然降雨来利用太阳能
它不需要建筑、热量或人造光
" 研究人员承认，这些实验室种植的植物组织还为时过早——研究小组将继续微调控制因素，如激素水平和凝胶的酸碱度，这些因素会提高最终材料的性能
“这真的是一个未知的领域，”维拉克斯-加西亚说
“一个悬而未决的问题是:我们如何将这种成功转化为其他植物物种？认为我们可以为每个物种做同样的事情是幼稚的
也许他们有不同的控制旋钮
" Beckwith还预测了大规模培养植物组织的挑战，例如促进细胞的气体交换
该团队希望通过进一步的实验来克服这些障碍，并最终为实验室生产的产品(从木材到纤维)建立生产蓝图
根据博伦斯坦的说法，这是一个激进而优雅的愿景——“一个新的范例”
“这里有一个机会，可以利用微细加工和添加剂制造技术的进步，应用它们来解决农业领域的一些非常重要的问题
"
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