В МТИ разработали «дышащую» одежду и обувь для занятий спортом

    image

    Команда исследователей из Массачусетского технологического института (МТИ) разработала «дышащий» костюм для тренировки, вентилирующие клапаны которого открываются и закрываются в ответ на тепло тела и пот спортсмена. Клапаны выложены живыми микробными клетками, которые сжимаются и расширяются в ответ на изменения влажности. Ячейки действуют как крошечные датчики и исполнительные механизмы: заставляют закрылки открываться, когда спортсмен начинает потеть, и закрывают их, когда тело остыло. В дополнении к костюму ученые также разработали кроссовки с внутренним слоем аналогичных клеточных клапанов для выпуска воздуха и влаги.

    Зачем использовать клетки в чувствительных тканях? Исследователи утверждают, что чувствительные к влаге клетки не нуждаются в дополнительных элементах для восприятия и реагирования на влажность. Также доказано, что использование микробных клеток безопасно для контакта с кожей. Более того, благодаря доступным сегодня инструментам генной инженерии можно очень быстро подготовить огромное количество клеток, чтобы те смогли выполнять различные функции в дополнение к реакции на влажность.


    Чтобы продемонстрировать эту способность, исследователи разработали влагочувствительные клетки, которые не только открывают створки, но и подсвечиваются в ответ на изменение влажности. Методами генетики исследователи добавили флуоресценцию, и в темноте силуэт человека на пробежке будет заметно… В будущем учёные смогут объединить возможности клеток с функцией выделения запахов: после посещения тренажерного зала рубашка или футболка спортсмена будут благоухать приятным запахом.

    В природе биологи наблюдали, что живые существа и элементы их строения, от чешуи до микробных клеток и даже конкретных белков, могут изменять свою структуру или объем в ответ на изменения влажности. Команда из МТИ выдвинула гипотезу, что природные преобразователи формы, такие как дрожжи, бактерии и другие микробные клетки, можно использовать в качестве строительных блоков для создания влагочувствительной ткани.

    Эти клетки настолько сильны, что могут изгибать подложку, на которую они нанесены. Сначала исследователи работали с наиболее распространенным непатогенным штаммом E. coli (кишечной палочки), который, как было обнаружено, разбухает и сжимается в ответ на изменение влажности. Они дополнительно сконструировали клетки для экспрессии зеленого флуоресцентного белка, позволяя клетке светиться, когда она ощущает изменение влажности.

    С помощью метода клеточной печати команда нанесла параллельные линии клеток E. coli на листы латекса, проделав отверстия в ткани в условиях повышенной влажности. При сушке на электрической плите ячейки сжались,, закручивая верхний слой латекста,, на водяном пару клетки светились и расширялись, выравнивая латекс. По словам ученых, после ста таких циклов слой с клетками и ткань в целом практически не износились.

    В разработке одежды исследователи работали с биоматериалом, проектируя костюм для бега с клеточными латексными клапанами, вшитыми в спинку костюма. Они определяли размер каждого лоскута, а также степень их открытости, основываясь на изображениях человеческого тела с нанесенными на них зонами выделения тепла и пота.

    Команда исследователей акцентирует внимание на том, что не все части тела одинаково вырабатывают тепло и пот. Так, например, в нижней части позвоночника вырабатывается много пота, но не очень много тепла. Ученые перепроектировали одежду, используя эти «карты»: где тело вырабатывает тепла больше, закрылки увеличили.

    Опорные рамы под каждым лоскутом латекса удерживают внутренний слой ткани от непосредственного контакта с кожей, но в то же время клетки способны ощущать и реагировать на изменения влажности воздуха, располагаясь прямо над кожей. В испытаниях для проверки костюма для бега участники надевали одежду и тренировались на беговых дорожках и велосипедах. Исследователи следили за температурой и влажностью тел испытуемых, используя небольшие датчики на их спинах.

    После пяти минут упражнений закрылки костюма начали открываться как раз в тот момент, когда участники эксперимента сообщили о выделении пота и ощущении тепла. Датчики показали, что заслонки эффективно удаляли пот и понижали температуру тела, в отличие от аналогичного костюма для бега с нефункциональными клапанами.

    Ученые из МТИ также интегрировали влагочувствительную ткань в грубый прототип обуви. Там, где стопа касается стельки обуви, исследователи вшили несколько клапанов, изогнутых вниз. Клеточный слой обращен к ноге бегуна, но при этом не касается неё. При разработке кроссовок они также ориентировались на карты тепла и пота стопы и стандартные размерные сетки.

    Как и в случае с тренировочным костюмом, откидные створки на обуви для бега открывались и подсвечивались, когда исследователи увеличивали влажность в помещении. В сухих условиях свечение прекращалось, створки закрывались.

    Исследователи намерены сотрудничать с компаниями-производителями спортивной одежды, чтобы коммерциализировать свои проекты. Группа учёных изучает другие области применения технологии, включая влагозащитные шторы, абажуры и простыни. Кроме того, они заинтересованы в переосмыслении упаковки товаров. Концепция второй кожи могла бы подарить новую жизнь гибкой упаковке.

    doi: 10.1126/sciadv.1601984
    Share post
    AdBlock has stolen the banner, but banners are not teeth — they will be back

    More
    Ads

    Comments 38

      +2
      На КДПВ первую секунду смотрится как ожог во всю спину :)
        0
        я по фото подумал, что в массачукчуксете придумали футболки с дырками ))
        +9
        Трипофобы в панике)
        Интересно, как планируют решить проблему со стиркой.
        Бактерии чем-то «кормить» нужно?
          +2

          Блин, что же вы творите? Решил загуглить что такое эта трипофобия. Как мне теперь развидеть картинки, которые мне подсунул гугл в ответ на этот запрос?

            +2
            Ой, там столько интересного добавилось с прошлого гугления, это просто праздник какой-то=)
              0

              Трипофобия основана на вере что это фобия. Просто считайте это обьективно выдуманным диагнозом и еще раз посморите выдачу — все пройдет.

                +2
                Трипофобия основана на инстинктах. Знание что такое трипофобия, не является обязательным требованием для того, что-бы дико нашугаться при первой встрече с такими картинками. Проверено на своем опыте.
                  0
                  До сего дня не знал о такой фобии. Загуглил и узнал. Не считая однозначно мерзких вещей вроде кишащих в трупе червей, прежде симптомов не испытывал. Теперь не скажу, что стал трипофобом, но, скажем так, фобия мне понятна (в отличии от котофобии, например). Похоже, действительно какие-то древние инстинкты избегать ульев, муравейников и всего такого.
                    0
                    Скорее всего — как и «зловещая долина» продвинутый инстинкт избегать лежалых трупов, в процессе эволюции особи без трипофобии нажирались тухлятины и умирали не оставляя потомства.
                  0
                  Больше похоже на эволюционно закреплённую модель избегания объектов, испещрённых паразитами или опасными насекомыми. Сужу по собственной реакции на те самые картинки из гугла.
                    0
                    не знаю, я ощущал дискомфорт задолго до того как узнал это слово. Знаменитая картинка с лотосом.
                    В передаче «Все Как у зверей» Женя рассказывала про это, и ещё привязала туда любовь выдавливать прыщи. Связано с кожными паразитами в общем.
                      0

                      это был сеанс внушения антитрипофобии

                  +1
                  «Организм Абатур с тобой. Симбиоз завершён.»
                  +2
                  Спасибо, трипофобия расцвела буйным цветом.
                  • UFO just landed and posted this here
                    +1
                    Какая-то невероятная хрень, уж простите.

                    после ста таких циклов слой с клетками и ткань в целом практически не износились

                    Сто циклов это мне от дома до работы пешком дойти. Это даже не одна тренировка.

                    Стирать как это чудо тёмного гения?

                    Давно придуманы мембранные ткани, которые отлично работают и задачу свою выполняют идеально. Стоят дороговато, но уж думаю не дороже этого извращения. И они явно многократно надёжнее.
                      0
                      >> Сто циклов это мне от дома до работы пешком дойти. Это даже не одна тренировка.
                      «Цикл» — это, вероятнее всего, смена низкой активности на высокую и обратно. Их не должно быть очень много за одну тренировку.

                      >> Давно придуманы мембранные ткани, которые отлично работают
                      Тут ХЗ, у меня куртка с беспоровой мембраной, маркировка 10/10. Спортмастеровская, правда, и мембрана не из всемирно известных. Нуу… честно говоря, часто могло бы быть сильно лучше. Засада в том, что она, похоже, работает только если влажность внутри и снаружи достаточно сильно отличается. Если на улице сыро (а у нас почти всегда высокая влажность) — влага наружу уходит очень неохотно.

                      С другой стороны, обычные вентиляционные клапаны на молнии вполне решают проблему. Думаю, если бы при проектировании этой вентиляции столь же скурпулезно "… определяли размер каждого лоскута, а также степень их открытости, основываясь на изображениях человеческого тела с нанесенными на них зонами выделения тепла и пота ...", было бы вообще чудесно.
                        0
                        Их не должно быть очень много за одну тренировку.
                        Десятка два запросто.
                          0
                          А почему? Одежда же для бега, мне представлялось: побежал — вспотел, остановился — остыл, все. Ну там, передохнул, может быть раз-два. Ну, в крайнем случае, погода один-два раза сменилась. В принципе, я не знаю, как там у бегунов происходит, но на велосипеде, даже при том, что можно достаточно продолжительное время вообще педали не крутить, «тепловой режим» выходит более менее постоянный.
                            0
                            Занятия спортом не обязательно бег. Хотя, судя по описанию, для активности с короткими периодами тепловыделения оно не подходит из-за высокой инерционности. Но тогда я вообще не знаю зачем оно нужно — проще просто выбрать одежду подходящую под условия тренировки, а потом в стирку бросить.
                          0
                          Нуу… честно говоря, часто могло бы быть сильно лучше.

                          а нужно просто ознакомиться с принципом работы, а потом посмотреть на свой организм:


                          • если вы производите влаги больше, чем производительность мембраны — вы будете мокрым.
                          • если сверху дождь, куртка залита, то простите, но через что будет пар изнутри прорываться наружу — вы будете мокрым.
                          • мембранные куртки (как и все плотные) ограничивают отбор тепла за счёт конвекции (не плюс и не минус — просто факт)

                          В общем, в походе при дожде вы будете мокрым всегда :) Чуть позже, чуть раньше, но факт. А без дождя — если ваша паропроизводительность выше, чем способность отвести влагу от тела.


                          А дальше можно рассуждать про внутренние слои, отвод влаги от тела термобёльём, как это сказывается при работе с мембраной и так далее.


                          Ну и ещё, беспоровые мембраны сначала требуют конденсации влаги, ЕМНИП, т.е. уже мокрота образуется внутри. Хотя у меня конденсат и на поровой Storm Guard (на базе eVent) образуется, хотя, под мой организм работает трудится, в целом, чем Gore Tex (PacLite и ещё что-то).

                            0
                            Ну, это все понятно. Просто по факту выходит, что мембрана имеет смысл только для некоторых случаев и на "… отлично работают ..." часто не тянет. Какой-нибудь ватник (у меня есть старая ватная военная полевая куртка) нормально работает при более широком диапазоне условий. Ну и проветривание (жарко — расстегнул пуговку) тоже никогда не «ломается».
                              0

                              Согласен, только есть ещё весовой и объёмный фактор: сколько тащить на себе и сколько займёт в рюкзаке. Поэтому всегда — только компромисс :) Ну и софтшелы :)

                            0
                            «Цикл» — это, вероятнее всего, смена низкой активности на высокую и обратно. Их не должно быть очень много за одну тренировку.

                            Даже если речь исключительно про бег — те, кому нужна была бы подобная одежда, тренируются в таких режимах, что, как вам правильно заметили выше — десятка два запросто.

                            Тут ХЗ, у меня куртка с беспоровой мембраной, маркировка 10/10. Спортмастеровская, правда, и мембрана не из всемирно известных. Нуу… честно говоря, часто могло бы быть сильно лучше.

                            Это у вас не мембрана а прикол. Походите в хороших мембранах, хотя бы от 15/10 и нормального бренда, что-то уровня North Face, Black Diamond, Mammuth и т.п. Сравните ощущения.
                              0
                              Эта кончится — может, проверю)

                              Но вообще, при интенсивной нагрузке я могу терять до литра воды в час (взвешивался для интереса). Сколько из итого с дыханием — не знаю. Но, думаю, не намокнуть все равно вряд ли получится и принципиальной разницы не будет. Исходя из того, сколько я в ней сохну, 10/10 похоже на правду.
                            0
                            Мембранная ткать — это совсем о другом. Ее задача пропускать воздух, но не пропустить влагу. Нужна для туристов, лыжников и т.п. Т.е. там, где есть риск промокнуть, но и укутываться в резину нельзя, ибо сваришься. Здесь же задача регулировать уровень вентиляции. В той же мембранной одежде бывают клапаны на замочках для вентиляции — вот это они, только открываю и закрывают для вас их микробы.

                            Тем не менее, вопрос кормежки, стирки и времени их жизни для меня остается открытым.
                            0
                            Гм… а как отреагирует на дождь или рядом с фонтаном?
                              +1
                              Её вывернет наизнанку)
                              0
                              … В скафандре было холодно и темно. Боуги отвлекался, проверяя электронную цепь костюма. Своей кровеносной системы у него не было. Он ждал Джека. Джек дополнял его. Джек давал ему тепло, воду, соль… Джек давал ему жизнь. Конечно, Боуги хотелось другого питания — он любил мясо и кровь, но боялся повредить Джеку…
                                +3
                                Из какой книги?
                                  0
                                  Google It!
                                  Ингрид Чарльз — Небесный Хит-Парад
                                    0
                                    Не самый известный автор и его издавали сразу пачкой, так что проще найти по всей серии — «Песчаные войны», чем по отдельным частям.
                                0
                                трипофобичненько, но хорошо.
                                  0
                                  Не понятно зачем это все. В «презенташке» похоже на новшество ради новшества, т.е. не совсем понимаю зачем такие трудности для того что бы просто сделать дыры в футболке почему бы просто не сделать «дырявую» футболку — перед занятием просто одел ее и никакого «хайтека» не нужно (где сильно потеет там ткань, где сильно нагревается там дырка), а если снять футболку — это раз, если открыть все эти окна когда ты уже перегрелся и начал потеть, то одежда перестает выполнять функцию отвода влаги от тела — это два. Зачем это все в вышеприведенном примере, не понятно.
                                    0
                                    Дырявая футболка — это как постоянно включенный кондиционер без регулятора температуры.
                                      +1
                                      Это стартап ради стартапа. Придумывается якобы логичное обоснование какой нибудь странной фишке и «молодые и прогрессивные» бегут инвестировать.
                                      0
                                      Непонятный материал, мне кажется для тренировок он не подойдет, и вот почему:
                                      современная спортивная одежда плотно прилегает к телу, волокна такой одежды плотно сплетены и испаряют влагу сильно эффективнее, чем просто открытая кожа, таким образом, одежда, которая «открывает» отверстия хуже просто подогнанной, само изобретение просто для вау эффекта.
                                        0
                                        Главное его ненароком не постирать!

                                        Only users with full accounts can post comments. Log in, please.