Китайские ученые запрограммировали споры на быстрое разложение изделий из полимерных материалов в процессе компостирования или эрозии.
Недавнее исследование, проведенное группой под руководством доктора Дая Чжоцзюня в Шэньчжэньском институте передовых технологий, предлагает интересный подход: создание «живых» пластиков, способных разлагаться под воздействием запрограммированных спор. Эти споры, обладающие высокой устойчивостью к экстремальным условиям, могут активироваться при определенных тригг.рах, таких как компостирование или эрозия, что делает их многообещающим инструментом в борьбе с пластиковым загрязнением.
Исследование, опубликованное в журнале Nature Chemical Biology, акцентирует внимание на способности спор, которые могут выживать в суровых условиях и эффективно разлагать пластик. В процессе работы ученые использовали Bacillus subtilis, модифицированный с помощью синтетической биологии для секреции фермента, разрушающего пластик. Этот фермент, липаза BC, был внедрен в пластиковые матрицы, такие как поликапролактон (PCL), с использованием стандартных методов обработки.
Во время тестирования было установлено, что эти «живые пластики» сохраняют физические свойства обычных пластиков, оставаясь в состоянии покоя в нормальных условиях. Однако при активации, например, при воздействии ионов тяжелых металлов или в процессе компостирования, споры начинают прорастать и выделять ферменты, что инициирует разложение пластика.
Одним из ключевых моментов исследования стало то, что «живой» пластик может разлагаться значительно быстрее, чем традиционные пластиковые материалы. В ходе испытаний было показано, что разложение PCL происходит в течение 6–7 дней после высвобождения спор, в то время как обычный PCL, подвергнутый лишь поверхностному воздействию, оставался неповрежденным через 21 день. Это подчеркивает эффективность нового подхода.
Кроме того, исследователи проверили, как «живые» споры могут взаимодействовать с другими типами пластиков, такими как PBS, PBAT, PLA и даже PET. Результаты показали, что споры сохраняли свою жизнеспособность и способность к разложению.
Для проверки масштабируемости метода ученые провели испытания с использованием одношнекового экструдера, что подтвердило эффективность полученных «живых» пластиков в промышленных условиях. Более того, исследование показало, что «живой» PCL сохранял стабильную форму даже после двух месяцев нахождения в напитке Sprite, демонстрируя свою прочность и надежность.
Эти инновации могут сыграть ключевую роль в решении проблемы пластиковых отходов и в обеспечении более экологически чистого будущего.
