Учёные совершили прорыв в области экологических материалов, создав инновационный «живой пластик» — полимер, способный к программируемому самоуничтожению. Этот подход может коренным образом изменить борьбу с глобальным пластиковым загрязнением, ведь большинство пластиковых изделий используются лишь один раз, а разлагаются веками.
Об этом сообщает KURAZH
Принцип работы «живого пластика»
Ключевой идеей разработки стало стремление сократить жизненный цикл пластика до разумных сроков. Исследователи внедрили в материал специальные микроорганизмы, которые способны запускать процесс разрушения полимера по мере необходимости. В публикации журнала ACS Applied Polymer Materials описано, как две взаимодействующие бактериальные культуры полностью разложили образец пластика всего за шесть дней без образования микропластика.
Один из авторов исследования, Чжоюнь Дай, подчеркивает, что традиционные полимеры сохраняются в природе веками, хотя их фактический срок эксплуатации — считанные дни или недели. Учитывая это, команда решила интегрировать в структуру пластика бактерии, которые естественным образом производят ферменты для расщепления длинных полимерных цепей.
«Таким образом, пластик словно “оживает” и может самоуничтожаться по команде, превращая долговечность из проблемы в управляемое свойство», — отмечает Дай.
Два фермента для полного разложения
Предыдущие эксперименты с биораслагаемыми материалами обычно задействовали лишь один фермент, что ограничивало их эффективность. Однако в новой разработке учёные модифицировали бактерию Bacillus subtilis, которая производит сразу два разных фермента. Первый фермент случайно расщепляет длинные полимеры, а второй — разлагает полученные фрагменты до мономеров, то есть до самой простой формы.
Для безопасного использования бактерии в форме спор поместили в поликапролактон — полимер, который широко применяется в 3D-печати и медицинских изделиях. В таком состоянии микроорганизмы остаются неактивными до момента активации. После добавления питательного раствора, подогретого до 50 °C, бактерии активировались и за шесть дней полностью разрушили материал. Показательно, что во время разложения не возникало микропластиковых частиц.
Для демонстрации возможностей технологии команда даже создала носимый электрод из «живого пластика»: устройство работало в обычном режиме, а затем разложилось за две недели.
В дальнейшем исследователи планируют разработать механизм активации подобных материалов в водной среде, поскольку именно в водоёмах накапливается наибольшее количество пластиковых отходов. Хотя на данный момент технология протестирована лишь на одном типе полимера, она может быть адаптирована для других пластиков, в частности тех, что используются в одноразовой продукции. Если эта идея будет реализована в массовом производстве, пластик будущего сможет полностью исчезать по необходимости, решая актуальную экологическую проблему.
