JP2022512668A - 穿孔層を有する菌糸体成長床及び固体培地から菌糸体の均一なシートを作出するための関連方法 - Google Patents

Abstract

菌糸体複合材料がそれから容易に及び簡単に除去される固体基質結合菌糸体を成長させるための菌糸体成長床が提供される。これは、均一な構造的弱さを作出し、それにより引裂強度を均一に大幅に低減させることにより基質外菌糸体の収穫能力が増強されるように、菌糸体基質と菌糸体複合材料との間に埋め込まれる穿孔層を使用することにより実現される。菌糸体がそれを通って成長する穿孔層は、下層の菌糸体基質から容易に及び均一に層間剥離することができるコロニー細胞のマトリックスのゲート制御された押出しを可能にする。【選択図】図１

Description

関連出願
本出願は、２０１８年１０月１８日に出願された米国特許仮出願第６２／７４７５７７号の利益を主張するものであり、この文献の開示はその全体が本明細書に組み込まれる。
本開示の背景
本実施形態は、概して、菌糸体複合材料を作出するための方法、及びより詳しくは、穿孔層を有する菌糸体成長床を使用して菌糸体複合材料の均一層を作出するための方法に関する。

真菌組織は、生物に利用可能である正しい栄養素、成長環境内のガス勾配、並びに生物が形成される際に曝される湿度、光、及び温度を含む適切な条件が提供されると、非常に大きな容積へと急速に増幅させることができる。真菌は、環境における刺激に対して非常に感受性であり、重力屈性刺激、温度屈性刺激、接触屈性刺激、光屈性刺激、化学屈性刺激、及び水分屈性刺激に応答して、拡大する菌糸の成長の方向及び勢いを変更する能力を有する。真菌の菌糸は、外向き拡大の経路にある物理的な障害物を感知し、それらを迂回して成長する。因子をわずかに変更することにより、真菌の菌糸、菌糸体、及び組織を促進及び指図して、一連の様々な予定された物理的特徴を発現させることができる。
真菌菌糸がコロニーを形成した基質は、適正な包囲及び環境制御が提供される場合、近隣感知及び探索機能を、栄養滋養源を越える空間への探査を行う際の誘導装置として使用して曖昧な未分化様式で、基質の上部から頂端成長する栄養真菌菌糸の層を生成することになる。様々な刺激を使用して、この菌糸の未分化層を操作し、菌糸体バイオ生地の連続シートを形成することができる。この菌糸体バイオ生地のシートは、収穫の際に硬化及び仕上げを行うことにより、プラスチック、発泡体、及び動物皮膚と質感、外観、及び性能が同様である品質を獲得することができる。動物皮膚及びビニールを含む高分子材料の現行の製造形態は、製造の際に、及び材料の有用性の終末でリサイクル又は廃棄する際に環境問題を引き起こす。本明細書に記載の真菌組織材料及び複合材料は、そうした従来方法の代替として、ほぼ全体が真菌組織からなっていてもよい。この真菌材料は、そうでなければ従来は、中でもエチレン酢酸ビニル発泡体、ポリ塩化ビニルプラスチック、及びポリウレタン発泡体等の化学製品を使用して製造されることになる製品に使用することができる。

この独特な菌糸体成長レジームは、成長条件を最適化する際だけでなく、そのような材料を工業的に有用な材料へと変換するために収穫する際にも難問を提起する。菌糸体－基質複合材料でもなく又はその子実体でもない、その基質の外部に成長する菌糸体の処理は、自明なことでも又は十分に理解されていることでもないが、菌糸体材料を皮革様生地として使用するために必要である。1つのそのような生産方法は、液体培養中のラフトで菌糸体を成長させることを含み、細胞は、下方の栄養スープからこのラフト－マトリックスへと成長する。別のそのような方法は、圧縮されたおがくず又は木材粉（ｗｏｏｄ ｆｌｏｗｅｒ）から菌糸体細胞を成長させるための技術を記載する。しかしながら、この従来法にはある欠点があり、菌糸体成長条件を最適化するための、及び更には収穫した菌糸体複合材料を工業的に有用な材料へと変換するための多大な後処理を必要とする。
したがって、高度な一貫性を有する菌糸体複合材料の均一層を作出するための効率的で信頼性の高い方法が必要とされている。更に、そのような方法は、菌糸体成長条件を最適化するだろう。そのような方法は、材料の製造段階、リサイクル段階、又は廃棄段階での環境問題を最小限に抑えるだろう。更に、そのような方法は、最小限の時間、コスト、及び複雑さで菌糸体複合材料を作出するだろう。本実施形態は、こうした重要な目的を達成することにより、当該分野の欠点を克服する。

先行技術に見出される制限を最小化するため、及び本明細書を読めば明らかになるであろう他の制限を最小化するため、本開示は、菌糸体成長床を使用して、無勾配で一貫した生地及び平面状に均一に発現された菌糸体複合材料の、固体菌糸体基質上方での成長を促進するための方法を提供する。菌糸体成長床は、包囲壁、蓋、及び床を有するトレイを含む。運搬プラットフォームは、トレイ内に嵌合するように構成されており、菌糸体基質を支えるように適合可能であり、それにより少なくとも１つの連続した基質平面を形成する。好ましい実施形態では、菌糸体基質の塊には、菌糸体複合材料の菌株が接種され、コロニーが形成される。菌糸体成長床は、複数の孔を有する、少なくとも１つの基質平面と平行に又は同一平面上に埋め込まれている穿孔層を更に含む。穿孔層は、複数の孔を通って伸長するように適合可能な菌糸体複合材料の均一層を成長させ、それにより穿孔層内の引裂強度の低減をもたらすための複数の初期成長条件を提供する。多孔性材料は、菌糸体基質の上部に位置し、穿孔層付近に保持される。蓋は、トレイの包囲壁に脱着自在に取り付けられる。

菌糸体基質は、少なくとも１つの変更機序を使用して、純粋な菌糸体シート又は菌糸体複合材料の最適な成長のために変更される。穿孔層は、ワイヤメッシュ片、ナイロン織物マトリックス片、及び布地片からなる群から選択される。好ましい実施形態では、菌糸体複合材料の均一層は、穿孔層を通って及び越えて伸長する。菌糸体基質と純粋な菌糸体シート又は菌糸体複合材料のシートとの間を接続する穿孔層は、菌糸体複合材料及び／又は純粋な菌糸体のシートの上部層部分を除去するために必要な力を低減する。更に、菌糸体及び／又は菌糸体複合材料の上部層部分を除去するための力のこの低減された量は、穿孔層上方の菌糸体シート又は菌糸体複合材料の層間剥離力よりも少ない。最終的に、そのような層を包含することは、穿孔層上方から除去される菌糸体の表面質感の一貫性の増加並びに均等性及び全体的材料品質の増加に結び付く。
菌糸体成長床では、基質外菌糸体は、基質結合菌糸体から容易に及び簡単に除去される。好ましくは、穿孔層は、均一な構造的弱さを作出し、それにより引裂強度が均一に大幅に低減されることにより基質外菌糸体の収穫能力が増強されるように、基質と基質外菌糸体との間に埋め込まれる。マンネンタケ（Ｇａｎｏｄｅｒｍａ Ｌｕｃｉｄｕｍ）等により生成されるもの等のそうでなければ丈夫な材料である菌糸体の引裂強度のこのような劇的な減少は、特に正確な平面に沿って実施した場合に顕著である。穿孔層は、その栄養培地（基質）を含む真菌コロニーと、菌糸体及び／又は菌糸体複合材料の１つ又は複数の層との間の障壁として作用する。

穿孔層は、複数の孔内の平均穴径が０．１ミクロンと１．０ミリメートルの間である所定の多孔度を含み、菌糸体が複数の孔を占めるため、この層内の引裂強度の２００Ｎ／ｍｍ未満への低減がもたらされる。更に、穿孔層は、真菌材料が簡単には構造的に分解することがない層であるか、又は予測可能な様式で及び所定の期間にわたって分解することになる層である。穿孔層は、上部菌糸体層を除去するのに必要な力が、穿孔層上方の菌糸体層及び／又は菌糸体複合材料の層間剥離力よりも小さくなるように接続されている。好ましい方法は、正確なシート内厚さ均一性を有する皮革様材料として使用する等のために、基質外の成長菌糸体層の正確な制御を可能にする。更に、穿孔層は、菌糸体がそれを通って成長する中間層として作用し、真菌菌糸体のコロニー細胞のマトリックスを、そのマトリックスの成長と共に連続的に操作する目的でゲート制御して押し出すことを可能にする。
好ましい実施形態は、固体菌糸体基質上方での菌糸体複合材料の無勾配で均一な発現物の成長を促進するための組成物及び関連方法を提供する。本方法は、菌糸体成長床を準備することから開始される。次に、菌糸体基質を、少なくとも１つの変更機序を使用して変更する。次いで、菌糸体基質を、トレイ内に嵌合するように構成されており、菌糸体基質を支えるように適合可能である運搬プラットフォームに設置し、少なくとも１つの連続した基質平面を形成する。次に、穿孔層を、基質モノリスの少なくとも１つの表面又は平面に沿って埋め込む。平面は、平坦、直線状、曲線状、複合状、凸状、及び／又は凹状であってもよいが、これらに限定されない。また、穿孔層は、複雑な三次元形状を有する純粋な菌糸体又は菌糸体複合材料シートをもたらすために、基質モノリスの複数の「側面」及び「面」を含んでいてもよい。次に、複数の初期成長条件を提供し、それにより菌糸体複合材料が成長し、穿孔層の複数の孔を通って伸長することを可能する。その後、菌糸体複合材料の均一層が得られる。菌糸体複合材料の成長を定期的に操作する。次いで、菌糸体複合材料を、菌糸体基質から均一に分離する。穿孔層は、菌糸体細胞の追加の生物的発現物を成長させるための境界画定構造を作出する。

本発明の第１の目的は、菌糸体のモノリシック構造、菌糸体の栄養基質、及び純粋な菌糸体又は菌糸体複合材料の均質なシート又は集合体を作出することであり、これらは全て、成長及び発酵中は機械的に隣接しているが、同時に発酵過程が完了するとそこから容易に分離される。
本発明の第２の目的は、菌糸体成長床を使用して菌糸体複合材料の無勾配で均一な発現物の成長を促進するための方法を提供することである。
本発明の第３の目的は、菌糸体材料を基質結合菌糸体から容易に及び均一に除去するための方法を提供することである。
本発明の第４の目的は、高度な一貫性を有する菌糸体複合材料の均一層を作出するための効率的で信頼性の高い方法を提供することである。
本発明の別の目的は、最小限の時間、コスト、及び複雑さで菌糸体複合材料を作出する方法を提供することである。
本発明の更に別の目的は、菌糸体複合材料の製造段階、リサイクル段階、又は廃棄段階における環境問題を最小限に抑える方法を提供することである。

本発明のこうした及び他の利点及び特徴は、当業者であれば本発明が理解可能になるように具体的に記載されている。
明瞭性を高め、本発明のこうした種々の要素及び実施形態の理解を向上させるため、図中の要素は、必ずしも一定の縮尺で描図されているわけではない。更に、本発明の種々の実施形態の明瞭な図を提供するため、一般的であることが公知であり、業界人により十分に理解されている要素は描画されておらず、したがって図面は、明瞭性及び簡潔性のため形態が一般化されている。

本発明の好ましい実施形態による、菌糸体複合材料の均一層を作出するための成長床の分解図である。 成長床の斜視図であり、本発明の好ましい実施形態による、成長床の包囲壁及び床が示されている図である。 成長床の分解図であり、本発明の好ましい実施形態による、固体菌糸体基質の上部に配置されている穿孔層が示されている図である。 本発明の好ましい実施形態による、穿孔層で包囲されている成長床の斜視図である。 成長床の斜視図であり、本発明の好ましい実施形態による、穿孔層の複数の孔を通って成長した菌糸体複合材料の第１の層が示されている図である。 成長床の斜視図であり、本発明の好ましい実施形態による、第１の方向に機械的に平坦化されている菌糸体複合材料の第１の層が示されている図である。 成長床の概略図であり、本発明の好ましい実施形態による、菌糸体複合材料の平坦化された第１の層及び穿孔層の複数の孔を通って成長した菌糸体複合体の第２の層が示されている図である。 成長床の斜視図であり、本発明の好ましい実施形態による、第２の方向に機械的に平坦化されている菌糸体複合材料の第２の層が示されている図である。 固体菌糸体基質上方での菌糸体複合材料の無勾配で均一な発現物の成長を促進するための方法のフローチャートである。 本発明の代替的な実施形態を表す図である。

本発明の幾つかの実施形態及び応用に関する以下の考察では、添付の図面が参照される。添付の図面は、本発明の一部を形成し、本発明を実施することできる具体的な実施形態が実例として示されている。他の実施形態を使用することができ、本発明の範囲から逸脱することなく変更をなすことができることが理解されるべきである。
各々を、互いに独立して又は他の特徴と組み合わせて使用することができる種々の発明特徴が下記に記載されている。しかしながら、任意の単一の発明特徴は、上記で考察されている問題のいずれにも関連しない場合があり、又は上記で考察されている問題の1つにしか関連しない場合がある。更に、上記で考察されている問題の１つ又は複数は、下記に記載されている特徴のいずれとも完全には関連しない場合がある。
本明細書で使用される場合、単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、文脈が明らかに別様に指示しない限り、複数の参照対象を含む。「及び」は、本明細書で使用される場合、別様の明示的な記載がない限り、「又は」と同義的に使用される。本明細書で使用される場合、「約」という用語は、表記されているパラメータの＋／－５％を意味する。本発明の任意の態様の全ての実施形態は、文脈が明らかに別様に指示しない限り、組み合わせて使用することができる。
文脈が明らかに別様に要求しない限り、本明細書及び特許請求の範囲全体にわたって、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」及び「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」等の単語は、排他的又は網羅的な意味ではなく、包括的な意味で、つまり「含むがそれに限定されない」という意味で解釈されるべきである。単数又は複数を使用する単語は、それぞれ複数形及び単数形も含む。加えて、「本明細書にて（ｈｅｒｅｉｎ）」、「そこに（ｗｈｅｒｅｉｎ）」、「それに対して（ｗｈｅｒｅａｓ）」、「上記に（ａｂｏｖｅ）」、及び「下記に（ｂｅｌｏｗ）」という単語並びに類似の趣旨の単語は、本出願で使用される場合、本出願の任意の特定の部分を参照するのではなく、本出願を全体として参照するものとする。

本開示の実施形態の説明は、網羅的であることも、又は本開示を、開示されている正確な形態に限定することも意図されていない。本開示の具体的な実施形態及び例は、本明細書では例示の目的で記載されているが、関連技術の当業者であれば認識することになるように、本開示の範囲内で種々の等価な改変が可能である。
本実施形態は、図１に示されているように、菌糸体成長床１０を使用して、固体菌糸体基質２０上方での菌糸体複合材料２６（図５）の無勾配で均一な発現物の成長を促進するための方法である。菌糸体成長床１０は、包囲壁１４及び床１２を有するトレイ３４（図４を参照）を含む。運搬プラットフォーム１６（図１を参照）は、トレイ３４内に嵌合するように構成されており、菌糸体基質２０を支えるように適合可能であり、それにより少なくとも１つの連続した、一部の実施形態では平坦な基質平面を形成する。好ましい実施形態では、菌糸体基質２０の塊には、菌糸体複合材料２６の菌株が接種され、コロニーが形成される。菌糸体成長床１０は、複数の孔３０を有する、少なくとも１つの基質平面に沿って埋め込まれている穿孔層１８を更に含む。多孔性材料２２は、菌糸体基質２０の上部に位置し、穿孔層１８付近に保持される。蓋２４は、トレイ３４の包囲壁１４に脱着自在に取り付けられる。

菌糸体基質２０は、少なくとも１つの変更機序を使用して、菌糸体複合材料２６の最適な成長のために変更される。本発明のこの好ましい実施形態では、硬質木材粒子又は軟質木材粒子は、ライ麦粒又は窒素を多く含む他の材料で変更又は修正されていてもよい。菌糸体基質２０は、基質２０が菌糸体複合材料２６の最適な成長及び繁殖に適正になるように炭酸カルシウム又は他のカルシウム源を添加することにより、そのｐＨバランスに関して更に変更されてもよい。菌糸体基質２０は、基質２０の水和が、菌糸体複合材料２６の最適な成長及び繁殖に適正な条件へと飽和されるように水を添加することにより更に調製することができる。好ましい実施形態では、菌糸体基質２０は、リグニン及びセルロースを多く含む供給源から滋養を導出する全ての腐生真菌候補を含む、マンネンタケ属（Ｇａｎｏｄｅｒｍａｓ）及びホウロクタケ属（Ｔｒａｍｅｔｅｓ）、タマチョレイタケ（Ｐｏｌｙｐｏｒａｌｅｓ）目、スエヒロタケ（Ｓｃｈｙｓｏｐｈｙｌｌｕｍ）を含む種に応じて機能するように調製される。
好ましくは、穿孔層１８は、ワイヤメッシュ片、ナイロン織物マトリックス片、及び布地片からなる群から選択される。図５に示されているように、菌糸体複合材料２６の均一層は、複数の初期成長条件を使用して成長床１０内で成長し、この穿孔層１８を通り且つ越えて伸長し、それにより穿孔層１８内の引裂強度の低減がもたらされる。穿孔層１８が基質２０と基質外菌糸体複合材料２６との間に位置することにより均一な構造的弱さが作出され、それにより引裂強度が均一に大幅に低減されるため基質外菌糸体複合材料２６の収穫属性が増強される。本発明の一実施形態では、穿孔層１８は、２００Ｎ／ｍｍ未満の引裂強度を含む。菌糸体基質２０と菌糸体複合材料２６との間を接続する穿孔層１８は、菌糸体複合材料２６の上部層部分２８を除去するために必要な力を低減する。更に、菌糸体複合材料２６の上部層部分２８（図５）を除去するための力のこの低減された量は、表面上方の菌糸体層及び／又は菌糸体複合材料２６の層間剥離力よりも少ない。

好ましくは、穿孔層１８は、複数の孔内の平均穴径が０．１ミクロンと１．０ミリメートルの間である所定の多孔度を含み、菌糸体複合材料２６が複数の孔３０を占めるため、この層内の引裂強度の２００Ｎ／ｍｍ未満への低減がもたらされる。穿孔層１８の有利な特徴は、真菌材料がこの層１８の構造を簡単には分解することがないことである。好ましい方法は、正確なシート内厚さ均一性を有する皮革様材料として使用する等のため、基質外の成長菌糸体層２６の正確な制御を可能にする。更に、穿孔層１８は、菌糸体複合材料２６がそれを通って成長する中間層として作用し、真菌菌糸体のコロニー細胞のマトリックスを、そのマトリックスの成長と共に連続的に操作する目的でゲート制御して押し出すことを可能にする。

本発明の別の実施形態では、そのような穿孔層１８を埋め込む方法は、菌糸体複合材料２６がそれを通って成長し、それを越えて伸長することが可能になるように、穿孔層１８を、成長中に菌糸体基質２０の表面平面に沿って配置することである。
本発明の更に別の代替的な実施形態では、メッシュ、繊維、又は菌糸体複合材料２６がそれを通って成長するための透過性膜として作用することができる他の材料を、コロニーが形成された菌糸体基質２０の１つ又は複数の平面内又は平面上に導入する。メッシュ又は透過性膜は、複数の孔又は開口部を有するように製作されており、複数の孔又は開口部は、サイズが０．１ミクロンと１ミリメートルの間の範囲であってもよく、それを通る菌糸体複合材料２６の均等で規則的な成長が助長されるように、材料の表面全体にわたって規則的に離間されているべきである。このメッシュ、繊維、若しくは透過性膜を構成する材料は、ナイロン、若しくは腐生真菌との物理的付随による腐敗に耐性である他の物質で製作されているべきであり、又はその代わりに基質－菌糸体複合材料が最終的に廃棄される際にその材料を有機廃棄物とみなすことができるように、選択した生物との所定の接触期間にわたって予想通りに分解する。

使用中、図１～４に示されているように、穿孔層１８は、コロニーが形成された菌糸体基質２０の露出表面上に設置されており、成長真菌材料を基質２０から物理的に単離するためのものである。穿孔層１８は、成長真菌材料に対しては透過性であるが、菌糸体基質２０の粒子に対しては透過性ではない膜又は布地の形態をとることができる。更に、穿孔層１８は、層間剥離工程中に菌糸体基質２０を損傷することなく真菌材料をきれいに除去することを可能にする。
好ましくは、菌糸体成長床１０は、特定の条件内で成長した生物の発現を決定する調節構造として、及びコロニーが形成された菌糸体基質２０の１つ若しくは複数の平面上方の菌糸体複合材料２６のアーバスキュラー発現物を容易に層間剥離するための方法としても作用する。
穿孔層１８は、基質２０と押し出された真菌材料との相互作用を制御することにより、菌糸体基質２０からの真菌材料の均一な分離を容易にする。したがって、穿孔又は中間層１８は、真菌材料が菌糸体基質２０に恒久的に付着し、真菌材料を除去する際に基質２０を損傷又は引き裂くことを防止する。したがって、菌糸体基質２０を再使用して、追加の菌糸体構造を成長させることができる。生体真菌組織をそれから成長した菌糸体基質２０から除去したら、生体真菌組織を、同じ又は類似の基質に再付着させ、次いで真菌菌糸の自然な結合及び融合の結果として再形成させることが可能である。これは、体細胞クローン型であってもよく、又は性的に若しくは異なる種に分化してもよい。穿孔層１８は、その表面全体にわたって完全に又は部分的に透過性であってもよい。好ましくは、真菌材料の成長は、非透過性領域で阻止されることになり、それにより遮蔽された又はパターン化された成長が可能になる。

好ましい実施形態では、菌糸体成長床１０構造及び関連方法の最終結果は、それを通して栄養成長性頂端真菌細胞を簡単に発現させ、したがって外向きに成長するものを決定することができる穿孔層１８によるマトリックスゲート又は境界画定構造の作出である。菌糸体複合材料２６が穿孔層１８を通って成長する結果として、生体組織は、所与の領域にわたって均一化された塊へと組織化され、穿孔層１８は、向きを変えられた局所菌糸体をそれに対して変形させることができる非接着性裏当てとして作用する。成長が生じると共に、菌糸体基質２０の不均質性は、マトリックス化ゲート又は境界画定構造を通して菌糸体を通過させる。単位面積当たりの菌糸体の質量が規格化されるため、面積当たりの力を知ること及び面積当たりの力を規格化することも可能になり、それにより、引裂き、損傷、又は粗面領域を引き起こさない機械的層間剥離処理ステップが容易になり、本質的には、設計された破壊点として作用する。
好ましい実施形態では、真菌材料内で意図的な非一貫性が所望の場合、環境制御並びに種々の物理的及び化学的処理を適用することにより、成長の平面にわたって妨害を誘導してもよい。一実施形態では、異なる環境制御を成長材料の特定の領域に適用して、特定の所望の局所的な効果を作出する。例えば、ガス状Ｏ２及びＣＯ２の相対濃度を使用して、所望の成長習性を作出することができる。別の場合では、温度の制御を使用して同様の効果を得ることができる。別の場合では、成長表面の領域に適用される吸引空気を使用して、成長真菌生物のある特定の発生を防止又は促進することができる。

本発明の一実施形態では、真菌材料の操作は、成長菌糸体複合材料２６と菌糸基質２０との間の裏当てとしての穿孔層１８を使用する物理的手段により実施することができる。図６に示されているように、菌糸体複合材料２６の第１の層を、第１の方向に機械的に平坦化し、ローラーを使用して一方向に寝かせる。第１の層を平坦化する方向は、図６では矢印として示されている。図７は、菌糸体複合材料の平坦化された第１の層２６、及び穿孔層１８の複数の孔３０を通って成長した菌糸体複合材料の第２の層３２を示す。図８は、矢印で示されているように第２の方向に機械的に平坦化されている菌糸体複合材料の第２の層３２を示す。ローラーにより、菌糸を平面状形態へと押し付ける。菌糸は再成長するとアーバスキュラー形態を発現し、ローリング法を使用して真菌材料の本体を新規パターンへと織り込む。真菌材料のそのような物理的操作のため、菌糸は、直交構造、格子、並びに他の二次元及び三次元組織へと配置することができるように、特定の予定された方向へと成長させることができる。この方法から生じる菌糸成長の一貫したパターン化操作により、真菌材料を、真菌組織の予定された配置を有する層状構造（例えば、直交配置繊維を有する交互層）に形成することができる。また、この形態の操作は、菌糸ネットワークの構造を決定することに加えて、原基又は他の組織の分化及び発生を抑止することにより菌糸体組織を均質化する。

本発明の別の実施形態では、成長を指図するために及び／又は複合材料を生産するために、真菌材料が依然として生存している間に、材料を成長真菌組織に組み込むことができる。一実施形態では、好ましい長さ及び構造的特徴の種々の生地形態（例えば、織物、ニット、縮充加工生地（ｆｕｌｌｅｄ）、フェルト）を含むセルロース系の合成又は他の有機繊維を、成長真菌組織の露出表面上に堆積させ、それにより複合材料の成長を可能にする。複合繊維の組立て及び組織化は真菌組織の設計を可能にし、それにより引張強度及び圧縮強度を含む材料全体の機械的特性が増強される。
本発明の更に別の実施形態では、２Ｄ及び３Ｄマトリックス並びに種々の材料の物体を通して真菌組織を成長させて、所望の特徴及び品質を有する複合材料を作出することができる。この追加される材料は、真菌細胞がそれを通って（０．１ミクロンより大きな孔径）成長することができる任意の材料で構成されていてもよい。こうした材料は、穿孔層１８上方の成長細胞の表面上若しくは表面付近に押し付けるか、又はそうでなければその表面に型押しするか、又はその後こうした材料が真菌組織へと組み込まれるように成長真菌材料の２つ若しくはそれよりも多くの層間に設置していてもよい。
菌糸体細胞の層の作出及び作業は、穿孔層１８が提供する堅固な裏当てにより容易になる。菌糸体細胞の層に折り重ねるための好適な圧力は、細胞がゼラチン状又は液体状の栄養素スープの上方に成長するシステムの場合では不可能であるため、本発明では、固体ゲートが、機械的圧力をそれに対して印加することができる裏当てを防止するため、そのような機械的処理が可能である。強固な裏当てに対して機械的に折り重ねる方法は、図５～８に示されている。層の折り重ねは、（細胞内、細胞中、及び細胞間の）架橋を増加させ、架橋は、純粋な菌糸体又は菌糸体複合材料を含む得られる材料の剪断強度の増加を支援する。

本発明の一実施形態では、成長菌糸体基質２０に改変をなして、中間非反応性層を用いない発現においても同様の成長パラメータを実現することができる。ナイロンのような透過性物理的材料の代わりに、スクリーン印刷又は抗生物質の塗布を基質表面に施して、成長基質表面の特定のＸ、Ｙ座標における菌糸体の予定された発現又は非発現の同様の結果を実現することができる。同様に、レーザー若しくは他の加熱要素、又は水ジェットを使用して、生体基質の表面を焼結し（研磨、切断、死滅、又は別様の変更）、ナイロンと同じ透過性能力を実現することができる。

本発明の別の実施形態では、綿布を含むがそれに限定されない多孔性材料を、成長菌糸体基質の上部に導入する。以前に生体基質に導入されていた下層のナイロン又は他の材料と物理的に密接に接触するように保持されることが教示される。ナイロン及び綿は最も大きな可変性を有するが、電子メッシュ、Ｋｅｖｌａｒ（登録商標）等の他のメッシュを使用してもよく、又は他の特殊な材料を成長菌糸体複合材料に直接組み込んでもよい。
本発明の別の代替的な実施形態では、成長床全体が、成長過程中に少なくとも１回反転実質的には逆さまに）される。
また更なる実施形態では、層は、その栄養培地（基質）を含む真菌コロニーと菌糸体及び／又は菌糸体複合材料の１つ又は複数の層との間の障壁である界面層とみなすことができる。界面層は、上部菌糸体層を除去するために必要な力を、それが界面上方の菌糸体層及び／又は菌糸体複合材料の層間剥離力よりも小さくなるように低減する。
更に別の実施形態では、菌糸体複合材料２６の成長及び方向は、音若しくは振動等の遠隔作用により影響を受ける可能性があり、他の代替形態である。要素としては、接触屈性影響、音波若しくは他の信号、レーザー、又は菌糸体複合材料２６の動きを引き起こし、その結果としてそれ自体と接触する空気振動が挙げられる。別の代替的な実施形態では、表面を回転及び移動してまわって、菌糸体を成長させる傾向のために必要とされる機能を達成する槽内部のボール又は他の金属物体と連動する、下方にある磁気デバイスを使用することができる。

図９は、固体菌糸体基質上方での菌糸体又は菌糸体複合材料の無勾配で均一な発現物の成長を促進するための方法のフローチャートである。本方法は、ブロック４０に示されているように、菌糸体成長床を提供することから開始される。次に、ブロック４２に示されているように、菌糸体基質を、少なくとも１つの変更機序を使用して変更する。次いで、ブロック４４に示されているように、菌糸体基質を、トレイ内に嵌合するように構成されており、菌糸体基質を支えるように適合可能である運搬プラットフォームに設置し、ブロック４６に示されているように、少なくとも１つの基質平面を形成する。その後、ブロック４８に示されているように、少なくとも１つの基質平面に沿って穿孔層を埋め込む。次に、ブロック５０に示されているように、複数の初期成長条件を提供し、それにより菌糸体複合材料が、穿孔層の複数の孔を通って成長及び伸長することを可能する。ブロック５２に示されているように、菌糸体複合材料の均一層を得る。ブロック５４に示されているように、菌糸体複合材料の成長を定期的に操作する。次に、ブロック５６に示されているように、菌糸体複合材料を菌糸体基質から均一に分離する。ブロック５８に示されているように、穿孔層は、菌糸体細胞の追加の生物的発現物を成長させるための境界画定構造を作出する。

図１０に示されている本発明の代替的な実施形態では、システムは、前述の追加構成要素の全ての一部に加えて、上部蓋１２４、第１のシール１２５、壁１２６、第２のシール１２７、及び床１１２を含む。
中間非反応性層を用いない発現において同様の成長パラメータを実現させるために、成長基質に改変をなしてもよい。これらに限定されないが、綿、リネン、ポリエステル、レーヨン、金属メッシュ、誘導孔を有するラテックス等のプラスチック、ナイロン、カシミアウール、Ｋｅｖｌａｒ（登録商標）、シルク、サテン、又はスクリーン印刷等の透過性物理的材料を使用することができるが、成長基質の表面の特定のＸ、Ｙ座標における菌糸体の予定された発現又は非発現の同様の結果は、基質表面に塗布される抗生物質を応用することにより達成することができる。同様に、レーザー又は他の加熱要素を使用して、生体基質の表面を焼結して、ナイロンと同じ透過性能力を実現することができる。

本発明の好ましい実施形態の上述の説明は、例示及び説明の目的で提示されている。網羅的であることも、本発明を、開示されている正確な形態に限定することも意図されていない。上記の教示に照らして多数の改変及び変異が可能である。本発明の範囲は、この詳細な説明により限定されないが、本明細書に添付されている特許請求の範囲及び特許請求の範囲の均等物により限定されることが意図されている。

Claims (26)

1. 包囲壁及び床を有するトレイ；
   菌糸体複合材料の菌株が接種されコロニーが形成された菌糸体基質；
   前記トレイ内に嵌合するように構成されており、前記菌糸体基質を支えるように適合可能であり、それにより少なくとも１つの連続した基質平面を形成する運搬プラットフォーム；
   複数の孔を有し、平均穴径が０．１ミクロンと１．０ｍｍの間であり、菌糸体が前記複数の孔を占める穿孔層；
   前記菌糸体基質の上部に位置している多孔性材料；及び
   蓋を含み、
   前記穿孔層は、前記複数の孔を通って伸長するように適合可能な菌糸体複合材料の少なくとも１つの均一層の成長を最適化し、それにより前記穿孔層内の引裂強度の低減がもたらされる、菌糸体成長床。
2. 前記菌糸体基質は、少なくとも１つの変更機序を使用して、前記菌糸体複合材料の最適な成長のために変更される、請求項１に記載の菌糸体成長床。
3. 前記菌糸体複合材料の少なくとも１つの均一層は、複数の初期成長条件を使用して前記複数の孔を通って成長する、請求項１に記載の菌糸体成長床。
4. 前記穿孔層は、ワイヤメッシュ片、ナイロン織物マトリックス片、及び布地片からなる群から選択される、請求項１に記載の菌糸体成長床。
5. 前記穿孔層は、２００Ｎ／ｍｍ未満の引裂強度を呈する、請求項１に記載の菌糸体成長床。
6. 前記穿孔層は、層間剥離過程中に前記菌糸体基質を前記菌糸体複合材料から均一に分離する、請求項１に記載の菌糸体成長床。
7. 前記菌糸体基質と前記菌糸体複合材料との間を接続する前記穿孔層は、前記菌糸体複合材料の少なくとも１つの均一層の上部層部分を除去するために必要な力を低減する、請求項１に記載の菌糸体成長床。
8. 前記菌糸体複合材料の前記上部層部分を除去するために必要な前記力は、前記穿孔層上方の前記菌糸体複合材料の層間剥離力よりも小さい、請求項７に記載の菌糸体成長床。
9. 前記穿孔層は、菌糸体細胞の追加の生物的発現物を成長させるための境界画定構造を作出し、それにより外向きに成長するものが決定される、請求項１に記載の菌糸体成長床。
10. 前記菌糸体複合材料の成長は定期的に操作され、所望の特徴の前記菌糸体複合材料が得られる、請求項１に記載の菌糸体成長床。
11. 前記穿孔層は、前記菌糸体複合材料が前記菌糸体基質に恒久的に付着し、前記菌糸体複合材料を前記菌糸体基質から分離する間に前記菌糸体基質を損傷することを防止し、それにより前記菌糸体基質を再使用して追加の菌糸体構造を成長させることが可能になる、請求項１に記載の菌糸体成長床。
12. 前記蓋は、前記トレイの前記包囲壁に脱着自在に取り付けられるように適合可能である、請求項１に記載の菌糸体成長床。
13. 前記穿孔層は、真菌物質が簡単には構造的に分解することがない層である、請求項１に記載の菌糸体成長床。
14. 包囲壁及び床を有するトレイ；
    前記トレイ内に嵌合するように構成されており、菌糸体基質を支えるように適合可能であり、それにより少なくとも１つの連続した基質平面を形成する運搬プラットフォームであって、前記菌糸体基質は、菌糸体複合材料の菌株が接種されコロニーが形成されている運搬プラットフォーム；
    複数の孔を有し、前記トレイ内の菌糸体複合材料の均一層の成長を可能にする穿孔層であって、前記菌糸体複合材料の１つの均一層は、前記複数の孔を通って伸長するように適合可能であり、それにより前記穿孔層内の引裂強度の低減がもたらされる穿孔層；
    前記菌糸体基質の上部に位置し、前記穿孔層付近に保持される多孔性材料；及び
    前記トレイの前記包囲壁に脱着自在に取り付けられるように適合可能である蓋を含み、
    前記穿孔層は、前記菌糸体複合材料の上部層部分を除去するのに必要な力が、前記穿孔層上方の前記菌糸体複合材料の層間剥離力よりも小さくなるように、前記菌糸体基質と前記菌糸体複合材料との間を接続する、菌糸体成長床。
15. 前記菌糸体基質は、少なくとも１つの変更機序を使用して、前記菌糸体複合材料の最適な成長のために変更される、請求項１３に記載の菌糸体成長床。
16. 前記穿孔層は、層間剥離過程中に前記菌糸体基質を損傷することなく前記菌糸体複合材料を前記菌糸体基質から均一に分離する、請求項１３に記載の菌糸体成長床。
17. 前記穿孔層は、ワイヤメッシュ片、ナイロン織物マトリックス片、及び布地片からなる群から選択される、請求項１３に記載の菌糸体成長床。
18. 前記穿孔層は、２００Ｎ／ｍｍ未満の引裂強度を呈する、請求項１３に記載の菌糸体成長床。
19. 固体菌糸体基質上方での菌糸体複合材料の無勾配で均一な発現物の成長を促進するための方法であって、
    ａ）トレイ、運搬プラットフォーム、穿孔層、多孔性材料、及び蓋を有する菌糸体成長床を準備するステップ；
    ｂ）前記菌糸体基質を、少なくとも１つの変更機序を使用して変更するステップ；
    ｃ）前記トレイ内に嵌合するように構成されており、菌糸体基質を支えるように適合可能であり、それにより少なくとも１つの連続した基質平面を形成する運搬プラットフォームであって、前記菌糸体基質は、菌糸体複合材料の菌株が接種されコロニーが形成されている、運搬プラットフォームを設置するステップ；
    ｄ）前記少なくとも１つの連続した基質平面に沿って穿孔層を埋め込むステップ；
    ｅ）複数の初期成長条件を提供し、それにより菌糸体複合材料の均一層が前記穿孔層の複数の孔を通って成長及び伸長することを可能にし、それにより前記穿孔層内の引裂強度の低減をもたらすステップ；
    ｆ）前記成長床内に菌糸体複合材料の均一層を得るステップ；
    ｇ）前記菌糸体複合材料の成長を定期的に操作して、所望の特徴の前記菌糸体複合材料を得るステップ；
    ｈ）前記菌糸体複合材料を前記菌糸体基質から均一に分離するステップ；及び
    ｉ）前記穿孔層が、菌糸体細胞の追加の生物的発現物を成長させるための境界画定構造を作出することを可能にするステップ
    を含む方法。
20. 前記菌糸体基質は、前記菌糸体複合材料の最適な成長のために変更される、請求項１８に記載の方法。
21. 前記穿孔層は、ワイヤメッシュ、ナイロン織物マトリックス、及び布地からなる群から選択される、請求項１８に記載の方法。
22. 前記穿孔層は、２００Ｎ／ｍｍ未満の引裂強度を呈する、請求項１８に記載の方法。
23. 前記複数の初期成長条件は、前記菌糸体複合材料を前記菌糸体基質から成長させるように適合可能である、請求項１８に記載の方法。
24. 前記穿孔層は、層間剥離過程中に前記菌糸体複合材料の均一層を前記菌糸体基質から均一に分離する、請求項１８に記載の方法。
25. 前記穿孔層は、前記菌糸体複合材料が前記菌糸体基質に恒久的に付着し、前記菌糸体複合材料を前記菌糸体基質から分離する間に前記菌糸体基質を損傷することを防止し、それにより前記基質を再使用して追加の菌糸体構造を成長させることが可能になる、請求項１８に記載の方法。
26. 前記穿孔層は、前記菌糸体複合材料の上部層部分を除去するために必要な力が、前記穿孔層上方の前記菌糸体複合材料の層間剥離力よりも小さくなるように、前記菌糸体基質と前記菌糸体複合材料との間を接続する、請求項１８に記載の方法。

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