新的“活塑料”一旦被扔掉就會(huì)自毀

科學(xué)家們創(chuàng)造了一種“活塑料”，當(dāng)材料開(kāi)始腐蝕時(shí)，它會(huì)自毀。

在堆肥過(guò)程中，這種新型產(chǎn)品在一個(gè)月內(nèi)分解，而在相同條件下需要長(zhǎng)達(dá) 55 天才能分解的更傳統(tǒng)版本。

這項(xiàng)充滿(mǎn)希望的技術(shù)受到了咀嚼塑料的蛋白質(zhì)力量的啟發(fā)，這種蛋白質(zhì)是由一種細(xì)菌自然產(chǎn)生的發(fā)現(xiàn)2016 年在日本的一家回收工廠(chǎng)。

自從科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)其他幾種細(xì)菌已經(jīng)進(jìn)化出酶來(lái)吃塑料，這些天然蛋白質(zhì)激發(fā)了合成版本的更饑餓為了我們的廢物。

由合成生物學(xué)家 Chenwang Tang 領(lǐng)導(dǎo)的中國(guó)科學(xué)院 （CAS） 的研究人員現(xiàn)在已經(jīng)弄清楚了烘焙方法細(xì)菌孢子將這些酶分泌到聚己內(nèi)酯（PCL） 塑料。

這樣，當(dāng)塑料開(kāi)始降解時(shí)，這些新釋放的酶就可以完成任務(wù)。

作為大型復(fù)雜蛋白質(zhì)，酶通常不穩(wěn)定甚至脆弱。所以研究人員設(shè)計(jì)來(lái)自細(xì)菌的脂肪酶基因洋蔥伯克霍爾德菌（BC） 進(jìn)入另一種稱(chēng)為枯草芽孢桿菌 /孢子形式耐高溫和高壓。

隨著塑料表面的侵蝕，解放孢子開(kāi)始發(fā)芽。不斷增長(zhǎng)的枯草芽孢桿菌然后表達(dá)其 BC-脂肪酶拷貝，該拷貝開(kāi)始工作，幾乎完全降解 PCL 分子。

當(dāng)?shù)诙沃久?/a>由酵母產(chǎn)生南極念珠菌用于加快這一過(guò)程，塑料在一周內(nèi)就降解了，CAS 的 Tang 和他的同事發(fā)現(xiàn)。相比之下，以相同方式處理的傳統(tǒng) PCL 塑料在三周后仍然存在。

制造 PCL 所需的溫度和壓力并不像其他塑料所需的條件那樣極端。為了測(cè)試孢子是否能在制造其他塑料所需的加工中存活下來(lái)，CAS 的研究人員對(duì)細(xì)菌進(jìn)行了工程改造，使其表達(dá)熒光標(biāo)記物。

測(cè)試的塑料產(chǎn)品包括 PBS（聚丁二酸丁二醇酯）、PBAT（聚己二酸丁二醇酯-對(duì)苯二甲酸酯）、PLA（聚乳酸）、PHA（聚羥基烷酸酯），甚至 PET（聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯）塑料，這些塑料需要高達(dá) 300 的溫度^oC. 當(dāng)物理降解或煮沸時(shí)，孢子嵌入的塑料開(kāi)始發(fā)光。

這表明孢子在 “烘烤過(guò)程 ”中存活下來(lái)，并在按計(jì)劃觸發(fā)侵蝕時(shí)釋放其內(nèi)容物。

“活塑料在蘇打水（雪碧）中浸泡 60 天后保持穩(wěn)定，這表明它們可能用作包裝材料，”加CAS 的研究團(tuán)隊(duì)。

塑料還能夠“在不添加抗生素的情況下徹底分解，凸顯了該系統(tǒng)的穩(wěn)健性”。

雖然這項(xiàng)研究只是一個(gè)概念驗(yàn)證，但它是一個(gè)有趣的解決方案不斷增長(zhǎng)的問(wèn)題塑料污染。

在最后二十年左右，塑料制造量翻了一番，但與此同時(shí)，它變得太清晰了塑料產(chǎn)品對(duì)環(huán)境構(gòu)成的問(wèn)題有多大。

CAS 的團(tuán)隊(duì)希望他們的新技術(shù)有朝一日能激發(fā)可持續(xù)、可生物降解的材料，這些材料在一次使用后幾個(gè)世紀(jì)都不會(huì)污染我們的地球。

該研究發(fā)表在自然 化學(xué) 生物學(xué).

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