Bakteerinanoselluloosan tuottaminen biosensorisovelluksiin

Abstract

Bakteerinanoselluloosalla tarkoitetaan nimensä mukaisesti nanomittakaavan selluloosaa, joka on tuotettu hyödyntäen sitä luonnostaan huomattavia määriä tuottavien bakteerien aineenvaihduntaa. Bakteerinanoselluloosasta tekevät mielenkiintoisen sen erityiset materiaaliominaisuudet, kuten pintakemian muokattavuus, bioyhteensopivuus ja biohajoavuus. Sen valmistusprosessi on ympäristöystävällinen ja kestävän kehityksen mukainen, mikä tekee siitä tärkeän esimerkiksi mahdollisena pakkausmuovin korvaajana. Bakteerinanoselluloosan käyttöä on tutkittu hyvin monialaisissa sovelluksissa. Esimerkiksi kudosteknologian sovelluksiin sitä on viime vuosina alettu käyttämään jo kaupallisissa tuotteissa. Tutkimus kohdistuu myös monimutkaisempiin sovelluksiin, kuten erityyppisiin biosensoreihin. Tässä kirjallisuuskatsauksessa käsitellään nanoselluloosan tuottamista bakteereilla. Tarkastelun kohteena ovat tuotantoprosessin eri osa-alueet, kuten raaka-aineet ja viljelymenetelmät. Erilaisten viljelymenetelmien, kuten bioreaktoreiden, avulla pyritään kasvattamaan bakteerinanoselluloosan tuotannon mittakaavaa kaupallisesti kannattavaksi. Raaka-aineina on perinteisesti käytettyjen sakkaridien lisäksi tutkittu myös erilaisia jätemateriaaleja. Lisäksi työssä perehdytään käytettyihin bakteereihin, niiden muokkaukseen synteettisen biologian keinoin sekä selluloosan biosynteesiin. Lopuksi tarkastellaan vielä tuotetun materiaalin jatkojalostusta ja sen soveltamista erilaisissa biosensoreissa. Työn tarkoitus on siis perehtyä bakteerinanoselluloosan tuottamiseen, prosessin kehitykseen sekä eri osa-alueilla toteutettuihin muutoksiin ja niiden vaikutuksiin. Katsauksessa selviää, että bakteerinanoselluloosan laajempaa käyttöä rajoittavat vielä toistaiseksi tuottavuuden parantamisen vaikutus materiaalin rakenteellisiin ominaisuuksiin sekä sen tuotannon haasteet, joista tärkeimpinä voidaan pitää prosessin mittakaavan kasvattamista, teollistamista sekä kustannusten vähentämistä. Bakteerinanoselluloosaa pidetään kuitenkin lupaavana materiaalina moniin erilaisiin sovelluksiin ja esimerkiksi siihen perustuvia kaupallisia biosensoreita voidaan odottaa arviolta tulevien vuosien kuluessa.