Η φύση παρέχει μια εκτεταμένη γκάμα υλικών με ποικίλες λειτουργίες, προσφέροντας μια πολύτιμη πηγή έμπνευσης για επιστήμονες και μηχανικούς υλικών. Τα βιολογικά υλικά αποτελούν τη δομική βάση όλων των ζωντανών οργανισμών, επιτρέποντας στα κύτταρα να λειτουργούν, στα μάτια να επεξεργάζονται το φως, στα φυτά να στέκονται όρθια και στα ζώα να κινούνται αποτελεσματικά. Αυτά τα φυσικά υλικά έχουν εμπνεύσει τους ανθρώπους στην ανάπτυξη συνθετικών εναλλακτικών που βελτιώνουν την καθημερινή λειτουργικότητα και την τεχνολογική πρόοδο.

Από την αρχιτεκτονική έως τη μηχανική αεροδιαστημικής, οι δομές εμπνευσμένες από τη φύση έχουν φέρει επανάσταση στις διαδικασίες σχεδιασμού. Παραδείγματα περιλαμβάνουν ελαφριά αλλά ανθεκτικά μοτίβα κυψέλης, υλικά που αυτοεπιδιορθώνονται και βιοδιασπώμενα σύνθετα υλικά (Kemp, 2004; Nachtigall, 1998; Jeronimidis & Atkins, 1995). Παρά το γεγονός ότι αποτελούνται από περιορισμένο σύνολο οργανικών συστατικών, τα φυσικά υλικά παρουσιάζουν εντυπωσιακές ιδιότητες όπως ευελιξία, ανθεκτικότητα και προσαρμοστικότητα.

Αντίθετα, τα υλικά που κατασκευάζονται από τον άνθρωπο βασίζονταν ιστορικά σε ένα ευρύτερο φάσμα χημικών στοιχείων, οδηγώντας στην ανάπτυξη κραμάτων, πολυμερών και σύνθετων υλικών. Ωστόσο, τα περισσότερα βιομηχανικά υλικά απαιτούν επεξεργασία σε υψηλές θερμοκρασίες, ένας περιορισμός που δεν υπάρχει στα βιολογικά υλικά. Αντίθετα, η φύση κατασκευάζει αποτελεσματικά πολύπλοκα υλικά υπό συνθήκες περιβάλλοντος μέσω ιεραρχικής δομής και γενετικού προγραμματισμού (Lakes, 1993; Tirrell, 1994; Currey, 2005).

Σχήμα 2: Τεχνικές βιοκατασκευής, πηγή: Elkhoury.K &all, 2021