发光棉纤维的显微图像。(图片来源：Filipe Natalio)如今，万物皆可“智能化”：汽车、冰箱、车库门开器……垃圾桶？就连你身上穿的衬衫也越来越聪明，能够消耗你每一步产生的数据。新兴的电子纺织品市场有望提供能够通信、导电、控制体温和变形的纱线。例如，有智能瑜伽裤，内置触觉振动功能，引导你做出完美的下犬式。而Supa运动文胸则连接到一个应用程序，提供关于你锻炼的反馈。苹果公司还拥有多项专利，涉及可用作所有联网设备的遥控器的服装——谁还需要手表？但从头到脚都连接到网络也有其弊端：许多这些智能纤维仅仅是普通的线，上面涂有某种材料。或者，细小的电线和材料与普通的棉线缝制在一起。但涂层可能会刺激皮肤，而电线会随着使用而损坏。要是我们能从根源上，从土地里种出超导、磁性或夜光棉花该多好。纱线本身一开始就具有所需的特性。没错，这正是Filipe Natalio和他的团队正在努力实现的目标。通过利用棉花的天然工程技术，Natalio将合成的糖分子引入正在生长的棉胚珠，从而获得了具有荧光和磁性的纤维。他们于周四在《科学》杂志上发表了他们的发现。
棉花的触感与光感
Natalio没有采用基因改造，而是想利用大自然的工程技术。因此，他们寻找不改变棉花自然属性的方法来增强棉花。在仔细研究了植物的生物学特性后，他们找到了一条成功的途径。关键的认识是，通过光合作用产生的葡萄糖会通过棉花植株的多种组织进行输送，最终到达表皮细胞，并最终形成我们用于制作服装的蓬松纤维。因此，糖可以作为他们想要进行的改变的载体。“基因工程很强大，我对此毫不怀疑，但大自然本身也提供了很多，”Natalio在给《Discover》的电子邮件中写道。基于这些知识，Natalio及其团队合成了携带荧光或磁性特性的糖分子。然后，他们将棉胚珠——植物中后来变成种子的部分——浸泡在含有他们合成糖分子的介质中。果然，所需的特性被融入了原始纤维中。
材料农耕
在体外培养增强型棉纱在工业规模上可能并不实用，但Natalio设想有朝一日可以将合成的糖分子添加到喷洒在作物上的水中。然而，要让整个植物从土壤中吸收改性糖分，并将其输送到种子，这仍是一个需要进一步研究的过程。但Natalio的工作是迈向“材料农耕”新时代的一小步。“我们正在探索的一种特性是利用棉纤维作为生物数据存储设备，”他说。“我们希望有一天能在单根纤维中记录0和1，例如记录你的个人数据。”如果他们能够完善这个过程并使其从土壤到种子都能起作用，Natalio相信这项技术可以应用于许多其他重要作物，如竹子、丝绸、亚麻等。生产导电竹子就像加水一样简单。如果你可以为棉花作物增加一种能力，那会是什么？在评论区告诉我们你对材料农耕的设想。
