Stel je voor dat we een gebouw zouden kunnen laten groeien zoals koraalpoliepen een rif laten groeien, of dat levende cellen in onze kleding zweet en lichaamsgeur zouden kunnen afbreken. Stel je voor dat kolonies bacteriën op ruimtestations het filament voor 3D-printers produceerden. Stel je voor dat materialen die we elke dag gebruiken zichzelf kunnen repareren.

Het klinkt als sciencefiction, maar Neel Joshi, een universitair hoofddocent chemie en chemische biologie aan Northeastern, gelooft dat dergelijke prestaties haalbaar zijn. En de National Science Foundation is het daarmee eens.

Geconstrueerde levende materialen - stoffen gemaakt van of door geherprogrammeerde cellen - kunnen kunststoffen verbeteren en vervangen, beton, en andere materialen die momenteel worden gemaakt met meer standaard productiepraktijken, zegt Joshi.

"De ecologische voetafdruk van materialen die voor onze hele gebouwde omgeving worden gemaakt, is enorm, " zegt Joshi. "Het zal heel belangrijk zijn om dat te kunnen verminderen door het model te volgen van hoe biologie dingen bouwt."

Dit idee, ingediend door Joshi en zijn team, is geselecteerd als hoofdprijswinnaar in de 2026 Idea Machine-competitie van de National Science Foundation, die op zoek was naar "grote uitdagingen" om de Amerikaanse onderzoeksagenda voor de komende jaren vorm te geven. Het voorstel van het team was een van de vier hoofdprijswinnaars, geselecteerd uit bijna 800 inzendingen.

Het idee om bacteriën te gebruiken om dingen te bouwen is niet zo wild als het lijkt, zegt Joshi. De bioproductie-industrie gebruikt al microben om geuren te maken, vitamines, geneesmiddelen, en andere bruikbare moleculen. En er zijn ook een paar grotere materialen die door levende cellen worden gemaakt.

"Sommige van onze composteerbare kunststoffen die je in de cafetaria kunt vinden, zijn gemaakt van polymeren die zijn geoogst van microben, " zegt Joshi. "Dat is een stap in de goede richting. Maar er zijn maar weinig voorbeelden van dat soort materialen, en ze dekken ook niet echt het brede scala aan materiaaleigenschappen dat we zouden willen. De echte visie van geconstrueerde levende materialen is om verder te gaan en cellen te programmeren om direct functionele materialen en goederen te maken, traditionele productiepraktijken te omzeilen."

Levende cellen een coherent materiaal laten bouwen, in tegenstelling tot een molecuul, is uitdagender, maar dit gebeurt regelmatig in de natuur. Sommige kolonies micro-organismen creëren gladde, lijmachtige lagen die biofilms worden genoemd om zichzelf te beschermen - denk aan de tandplak op je tanden of het slijm op een rivierrots - en deze mechanismen kunnen worden aangepast om dingen te creëren zoals waterdichte coatings of plasticachtige materialen.

Momenteel, we maken elk jaar ongeveer 300 miljoen ton plastic, en het overgrote deel ervan wordt niet gerecycled. Kunststoffen worden niet echt afgebroken in het milieu, en onderzoekers zoeken naar manieren om het groeiende probleem van plastic afval aan te pakken. Materialen die door cellen worden gemaakt, zijn veel waarschijnlijker biologisch afbreekbaar, zegt Joshi.

"Biologie is erg goed in het omzetten van spullen die in de ene vorm nuttig waren in een andere vorm en het hergebruiken van dezelfde grondstoffen om iets anders te maken, " zegt Joshi. "Alles wat je van een levend systeem maakt, is waarschijnlijk beter afbreekbaar dan plastic."

Joshi en zijn collega's werken al aan verschillende nieuwe materialen in hun lab, inclusief plastic-achtige stoffen gemaakt door bacteriën.

"Leren van de natuur was een onderdeel van het doen van dit onderzoek, " zegt Avinash Manjula Basavanna, een postdoctoraal onderzoeker die zich toelegt op het maken van bioplastics. "Maar dit is een stap voor op de typische biomimicry. We ontwikkelen biologie om materialen aan te passen aan wat we maar willen."

De groep past ook een biofilm aan die is gemaakt door E. coli-bacteriën om verschillende eigenschappen te hebben. De bacteriën kunnen worden gebruikt om een ​​beschermende laag te creëren in de darm van iemand met de ziekte van Crohn of colitis, begeleiden van genezing van laesies en ontstoken gebieden.

"In de komende 10 jaar we zullen het hebben over het gebruik van microben voor het produceren van materialen voor verschillende toepassingen die we ons nu zelfs kunnen voorstellen, " zegt Anna Duraj Thatte, een postdoctoraal onderzoeker in het lab. "Dit is slechts het begin."