Новый «живой пластик» самоуничтожается, как только его выбрасывают

Ученые создали «живой пластик», который самоуничтожается, когда материал начинает разрушаться.

В процессе компостирования новый продукт разлагается в течение месяца по сравнению с более традиционными версиями, которые требуют до 55 дней для разложения в тех же условиях.

Обнадеживающая технология была вдохновлена ​​силой пережевывающих пластик белков, которые естественным образом производятся видами бактерий, обнаруженными в 2016 году на предприятии по переработке пластика в Японии. .

За прошедшие годы ученые обнаружили несколько других видов бактерий, которые развили ферменты, способные поедать пластик, и эти природные белки вдохновили на создание синтетических версий, которые еще более жаждут наших отходов.

p>Исследователи Китайской академии наук (CAS) во главе с биологом-синтетиком Чэньваном Таном теперь выяснили, как запекать споры бактерий, которые выделяют эти ферменты, в саму структуру пластика из поликапролактона (PCL).

Таким образом, когда пластик начнет разлагаться, эти недавно высвободившиеся ферменты смогут завершить задачу.

Будучи большими и сложными белками, ферменты часто нестабильны или даже хрупки. Поэтому исследователи разработали ген фермента липазы из бактерии Burkholderia cepacia ( до н.э.) в ДНК другого микроба под названием Bacillus subtilis, который в форме спор устойчив к высоким температурам и давлению.

По мере разрушения поверхности пластика высвобождается span>споры начинают прорастать. Растущий Б. subtilis затем экспрессирует свою копию BC-липазы, которая начинает действовать почти полностью, разрушая молекулы PCL.

Когда для ускорения процесса была использована вторая липаза, вырабатываемая дрожжами Candida antarctica, пластик разложился в течение недели, обнаружили Тан и его коллеги из CAS. Напротив, традиционные пластики PCL, обработанные таким же образом, все еще сохраняются через три недели.

Температуры и давления, необходимые для создания PCL, не такие экстремальные, как условия, необходимые для производства других пластмасс. . Чтобы проверить, могут ли споры пережить обработку, необходимую для создания других пластиков, исследователи из CAS создали бактерии, способные экспрессировать флуоресцентные маркеры.

Испытанные пластиковые продукты включают PBS (полибутиленсукцинат), PBAT (сополимер полибутиленадипата). терефталат), PLA (полимолочная кислота), PHA (полигидроксиалканоаты) и даже пластик PET (полиэтилентерефталат), для которого требуются температуры до 300 ^oC. При физическом разложении или кипячении пластик со спорами начинал светиться.

Это говорит о том, что споры переживают «процесс запекания» и высвобождают свое содержимое, когда начинается эрозия, как и планировалось.

«Живой пластик оставался стабильным при замачивании в соде (Спрайт) в течение 60 дней, что позволяет предположить его потенциальное использование в качестве упаковочных материалов», — добавляют исследовательская группа CAS.

Пластмассы также были способны «полностью распадаться». без добавления антибиотиков, что подчеркивает надежность системы».

Хотя исследование является всего лишь подтверждением концепции, оно представляет собой интригующее решение растущей проблемы пластикового загрязнения.

За последние два десятилетия или около того производство пластмасс удвоилось, и в то же время становится совершенно очевидно, насколько большую проблему представляют пластиковые изделия для окружающей среды.

Команда из CAS надеется, что их Новая технология однажды создаст устойчивые, биоразлагаемые материалы, которые не загрязняют нашу планету в течение столетий после всего лишь одного использования.

Исследование было опубликовано в Природа, химическая биология .