弗勞恩霍夫研究所介紹可清潔自毀的融酶塑料製造工藝
過去幾年,德國弗勞恩霍夫研究所(Fraunhofer Institute)的科學家們一直在研究面向未來的新型塑料,並且開始取得了一些激動人心的新進展。通過在塑料中嵌入一種活性酶,這些塑料不僅能夠用於外賣包裝/飲料吸管,還能夠被賦予不同的功能——比如分解表面蛋白質或自我降解,以避免造成環境污染。
弗勞恩霍夫展示薄膜/顆粒形式的雙功能塑料(來自:Fraunhofer IAP)
這項工作是在弗勞恩霍夫應用聚合物研究所進行的,那裡的科學家們一直致力於解決圍繞酶和塑料的複雜工程問題。
研究難點在於酶難以承受塑料製造過程中的高溫,但弗勞恩霍夫團隊似乎找到了更好的解決方案。
Ruben R. Rosencrantz 博士解釋稱,他們在無機載體的幫助下將酶添加到了熱塑料熔體中,前者能夠保護活性酶免受過大的力和極端溫度的影響。
通過使用高度多孔的無機顆粒,活性酶就能夠在此過程中嵌合於其中。儘管這限制了酶的流動性,但至少能夠讓它們保持活性、並且能夠承受更高的溫度。
具有生物活性的塑料酶的活性測定(圖自:Fraunhofer IAP)
此前已有許多科學家為“雙功能塑料”搭配過蛋白酶,並且製成了顆粒和薄膜製品。這些酶能夠分解其它蛋白質,從而為製造具有自清潔特性的塑料鋪平了道路,比如不易堵塞的管道。
科學家們正在探索的另一種特性,就是能夠快速降解的塑料,以解決普通塑料需要幾個世紀才能在自然環境中被徹底降解的難題。此外弗勞恩霍夫研究團隊還暢想了更多可能,比如打造具有防黴表面的材料。
畢竟作為一種並非“一刀切”的方法,他們還可以對無機載體和嵌入流程進行相應的調整,以適應不同的酶,從而催生更環保的材料形式。
團隊成員Thomas Büsse 表示—— 我們開發出了一種既適用於生物塑料、也適合基於傳統石油基塑料(比如聚乙烯)的新工藝。
研究還表明,一旦將之嵌入塑料,就能夠保持酶活性的穩定、以及讓它承受較以往更高的熱負荷等壓力,從而讓融酶塑料的使用和所有工藝步驟都變得更加輕鬆。
【相關新聞】早些時候,加州大學伯克利分校的科學家們也在一篇文章中介紹過類似的研究。通過在塑料中嵌入酶。並在條件觸發時迅速分解材料。