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塑料替代进入植物时代!剑桥科学家研发”植物蜘蛛丝“ 量产及降解更容易
2021.06.11 15:35 财联社 黄君芝

财联社(上海,编辑 黄君芝)讯,据报道,剑桥大学(the University of Cambridge)的科学家们通过模仿赋予蜘蛛丝惊人强度的自组装微结构,生产出了一种以植物为基础的薄膜,其强度与普通一次性塑料相当,为取代普通家用产品中的一次性塑料用品提供了可能。

据悉,该材料无须工业堆肥设备就可在大多数自然环境安全降解,也可实现工业化大规模生产。研究人员已经为这项技术申请了专利,并计划通过分拆公司Xampla将其商业化,上述研究成果也已于本月10日被发表在了知名科学期刊《自然·通讯》杂志上。

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对于人类而言,蛛丝似乎很脆弱,但其实它的强度是钢铁的五倍,也是韧度最高的天然纤维。这一领域的研究人员已从蜘蛛丝中获得灵感,举例而言,科学家们已经开发出了更敏感的助听器材料、包裹癌症药物以更好地靶向给药,甚至用它来修复断裂的神经。

剑桥大学的科学家一直在研究蛋白质的行为,作为研究的一部分,他们已经将注意力转向了蜘蛛丝的组成以及使其具有如此巨大强度的独特成分。

研究报告的作者Tuomas Knowles教授指出,“我们发现,使蜘蛛丝具有强度的关键特征之一是氢键在空间上有规律地排列,而且密度非常高。”

然后,科学家们开始用来自植物的自组装蛋白质来重现这一过程。这始于大豆分离蛋白,像所有的蛋白质一样,它是由多肽链组成的,可以在适当的条件下进行“自我组装”。要实现这一目标,需要使用乙酸和水的混合物、高温和超声波处理,以提高蛋白质的溶解性,并使其更容易控制自组装成有序结构。

Knowles教授进一步解释称,“因为所有的蛋白质都是由多肽链组成的,在适当的条件下,我们可以使植物蛋白质像蜘蛛丝一样自我组装。”

研究人员获得的成品是一组蛋白质结构,通过氢键的形成来增强分子间的相互作用,就像在蜘蛛丝中一样。当溶剂被移除时,会留下一层不溶于水的薄膜,其机械性能与聚乙烯等普通一次性塑料相当。而且,由于它不涉及对其全天然构件的化学修改,这种材料可以在家庭堆肥系统中安全降解。

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研究合著者Marc Rodriguez Garcia博士指出,“尽管其他研究人员一直在直接使用丝绸材料作为塑料替代品,但它们仍然是一种动物产品。在某种程度上,我们已经研发出了‘植物蜘蛛丝’——在没有蜘蛛的情况下我们创造了同样的材料。”

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