콤부차 전자공학: 콤부차 매트의 전자 회로

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 9367(2023) 이 기사 인용

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콤부차는 60종 이상의 효모와 박테리아에 의해 발효된 차와 설탕입니다. 이 공생 공동체는 셀룰로오스 기반 하이드로겔인 콤부차 매트를 생산합니다. 콤부차 매트는 건조 및 경화된 후 산업 및 패션 분야에서 동물 가죽 대신 사용할 수 있습니다. 이 연구에 앞서 우리는 살아있는 콤부차 매트가 역동적인 전기 활동과 독특한 자극 반응을 나타낸다는 것을 입증했습니다. 유기농 직물에 사용하기 위해 콤부차의 경화 매트는 불활성입니다. 콤부차 웨어러블을 작동시키려면 전기 회로를 통합해야 합니다. 우리는 콤부차 매트에 전기 전도체를 만드는 것이 가능하다는 것을 보여줍니다. 반복적으로 구부리고 늘려도 회로는 기능을 유지합니다. 또한 제안된 콤부차는 기존 전자 시스템보다 더 가볍고, 저렴하고, 더 유연할 수 있는 능력과 전자적 특성을 갖고 있어 다양한 응용 분야에 사용할 수 있는 기반을 마련했습니다.

콤부차는 박테리아와 효모1,2,3,4,5의 공생 공동체에 의해 발효됩니다. 박테리아와 효모의 공생 배양은 박테리아 셀룰로오스, 생물막, 공생 바이오매스, 차 곰팡이, 스코비 및 주글레아라고도 알려진 셀룰로오스 기반 하이드로겔을 생성합니다. 공생 공동체에 의해 발효된 차는 다양한 건강상의 유익한 특성을 나타내는 것으로 알려져 있지만2,6,7 이에 대해서는 본 연구에서 논의하지 않을 것입니다.

콤부차 매트는 60종 이상의 효모와 박테리아가 협력하는 독특한 공생 시스템입니다1. 콤부차는 원시다세포생물, 즉 집단 유기체의 수명을 연장하려는 공통 목표를 추구하는 여러 종이 결합된 유기체의 한 예입니다. 8에서 처음으로 밝혀진 콤부차 매트의 전기적 특성은 전기 기반 통합 및 공생 유기체의 원형 인식에 대한 아이디어를 더욱 발전시킬 수 있습니다9,10,11,12. 예를 들어, Acetobacter aceti 콜로니에 의해 생성된 유사한 박테리아 셀룰로오스 매트는 흥미로운 전기적 특성과 압력 감지 기능을 특징으로 하는 것으로 나타났습니다13.

콤부차 매트는 적절하게 경화되면 직물과 유사한 특성을 나타내며14,15,16,17,18,19 곰팡이 가죽 및 웨어러블 제품에 대한 경쟁력 있는 대안이 될 수 있습니다20,21.

일반적으로 알려진 개념은 아니지만 콤부차로 만든 웨어러블은 잠재적으로 여러 가지 이점을 제공할 수 있습니다. 콤부차는 표면에 셀룰로오스 기반의 매트를 형성합니다. 이 셀룰로오스 소재는 웨어러블 기술의 유망한 후보가 되는 독특한 특성을 가지고 있습니다. 콤부차로 만든 웨어러블이 중요한 이유는 다음과 같습니다.

지속 가능성: Kombucha 웨어러블은 기존 웨어러블 소재에 비해 지속 가능성이 더 높습니다. 셀룰로오스 기반 소재는 생분해되고 재생 가능하며 차와 설탕과 같은 간단한 재료를 사용하여 재배할 수 있습니다. 합성 소재로 만든 기존 웨어러블 기기의 생산 및 폐기와 관련된 환경 영향을 줄일 수 있는 잠재력이 있습니다.

생체적합성: 콤부차에서 추출한 셀룰로오스 소재는 일반적으로 생체적합성이 있어 사람의 피부에 닿았을 때 부작용을 일으킬 가능성이 적습니다. 따라서 민감한 피부나 알레르기가 있는 개인에게 잠재적으로 적합한 소재입니다.

맞춤화 가능성: 콤부차 소재는 성장 과정에서 다양한 모양과 크기로 성형될 수 있어 개인의 체형과 필요에 맞는 맞춤형 웨어러블이 가능합니다. 이러한 유연성은 향상된 편안함과 성능으로 이어질 수 있습니다.

통기성 및 수분 관리: Kombucha 기반 웨어러블은 통기성이 뛰어나 공기 순환이 가능하고 피부에 수분 축적을 줄일 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 이 특성은 운동복이나 수분 관리가 중요한 기타 용도에 유용할 수 있습니다. 더욱이, 콤부차의 수분 흡수는 콤부차 벌크 전도도의 증가에 영향을 미칠 것입니다. 땀을 흡수한 후 피부와의 밀착력도 높아져 식물성 소재로 만든 자가접착 패치가 가능해졌습니다.