- 26,533
- 46
- 8 Ноя 2022
Исследователи зашили в полимер споры, активируемые питательным раствором.
Пластик обычно делают прочным, но прочность давно превратилась в экологическую проблему: традиционные пластиковые материалы могут сохраняться веками, хотя упаковка и многие другие изделия служат совсем недолго. Учёные предложили необычный вариант решения: встроить в пластик спящие бактерии, которые после активации запускают разложение материала.
Исследователи разработали новый тип пластика, способный разрушаться по команде. В материал встроили активируемые микробы, которые разлагают полимеры вместе с ферментами. Команда использовала два бактериальных штамма, работавших совместно, и добилась полного распада материала за шесть дней без образования микропластика.
Авторы объясняют подход через устройство самого пластика. Пластмассы представляют собой полимеры, то есть длинные цепочки повторяющихся звеньев. Многие микробы умеют разрезать такие цепочки на более короткие фрагменты с помощью ферментов, поэтому ферменты или производящие их микроорганизмы можно встроить прямо в живой пластик.
Один из авторов работы Чжоцзюнь Дай отметил, что встроенные микробы позволяют пластику фактически оживать и самоуничтожаться по команде, а долговечность материала превращается из проблемы в программируемую функцию. Исследователи исходили из простой идеи: если часть пластиковых изделий нужна ненадолго, механизм разложения можно заложить в сам жизненный цикл материала.
В основе прототипа лежит поликапролактон. Такой полимер используют в 3D-печати и некоторых хирургических шовных материалах. В поликапролактон добавили споры Bacillus subtilis, то есть спящую форму бактерий, которую можно активировать позже.
Исследователи отдельно запрограммировали Bacillus subtilis на выработку двух дополняющих друг друга ферментов. Candida antarctica lipase разрезает полимерные цепочки в случайных местах, а Burkholderia cepacia lipase постепенно разбирает получившиеся фрагменты до мономеров, базовых строительных блоков полимера.
До активации живой пластик сохранял механические свойства, похожие на свойства обычных плёнок из поликапролактона. Когда исследователи добавили питательный раствор при 50 градусах Цельсия, споры активировались и за шесть дней разрушили материал до исходных строительных блоков. Совместная работа ферментов оказалась достаточно эффективной, чтобы при распаде не образовывались частицы микропластика, говорится в пресс-релизе .
Для проверки идеи команда изготовила из живого пластика гибкий носимый электрод. Устройство регистрировало электромиографические сигналы, то есть электрическую активность мышц, а затем полностью разложилось за две недели.
В будущем исследователи хотят разработать триггер для активации спор в воде, куда попадает значительная часть пластикового загрязнения. Хотя работа была сосредоточена на одном полимере, авторы считают, что похожую стратегию можно применить и к другим типам пластика, включая материалы, распространённые в одноразовых изделиях.
Пластик обычно делают прочным, но прочность давно превратилась в экологическую проблему: традиционные пластиковые материалы могут сохраняться веками, хотя упаковка и многие другие изделия служат совсем недолго. Учёные предложили необычный вариант решения: встроить в пластик спящие бактерии, которые после активации запускают разложение материала.
Исследователи разработали новый тип пластика, способный разрушаться по команде. В материал встроили активируемые микробы, которые разлагают полимеры вместе с ферментами. Команда использовала два бактериальных штамма, работавших совместно, и добилась полного распада материала за шесть дней без образования микропластика.
Авторы объясняют подход через устройство самого пластика. Пластмассы представляют собой полимеры, то есть длинные цепочки повторяющихся звеньев. Многие микробы умеют разрезать такие цепочки на более короткие фрагменты с помощью ферментов, поэтому ферменты или производящие их микроорганизмы можно встроить прямо в живой пластик.
Один из авторов работы Чжоцзюнь Дай отметил, что встроенные микробы позволяют пластику фактически оживать и самоуничтожаться по команде, а долговечность материала превращается из проблемы в программируемую функцию. Исследователи исходили из простой идеи: если часть пластиковых изделий нужна ненадолго, механизм разложения можно заложить в сам жизненный цикл материала.
В основе прототипа лежит поликапролактон. Такой полимер используют в 3D-печати и некоторых хирургических шовных материалах. В поликапролактон добавили споры Bacillus subtilis, то есть спящую форму бактерий, которую можно активировать позже.
Исследователи отдельно запрограммировали Bacillus subtilis на выработку двух дополняющих друг друга ферментов. Candida antarctica lipase разрезает полимерные цепочки в случайных местах, а Burkholderia cepacia lipase постепенно разбирает получившиеся фрагменты до мономеров, базовых строительных блоков полимера.
До активации живой пластик сохранял механические свойства, похожие на свойства обычных плёнок из поликапролактона. Когда исследователи добавили питательный раствор при 50 градусах Цельсия, споры активировались и за шесть дней разрушили материал до исходных строительных блоков. Совместная работа ферментов оказалась достаточно эффективной, чтобы при распаде не образовывались частицы микропластика, говорится в пресс-релизе .
Для проверки идеи команда изготовила из живого пластика гибкий носимый электрод. Устройство регистрировало электромиографические сигналы, то есть электрическую активность мышц, а затем полностью разложилось за две недели.
В будущем исследователи хотят разработать триггер для активации спор в воде, куда попадает значительная часть пластикового загрязнения. Хотя работа была сосредоточена на одном полимере, авторы считают, что похожую стратегию можно применить и к другим типам пластика, включая материалы, распространённые в одноразовых изделиях.
- Источник новости
- www.securitylab.ru
