Живая полимерная матрица. Китайские ученые создали пластик, который самоуничтожается по команде
Создание пластика, способного к управляемому самоуничтожению, стало возможным благодаря интеграции спор бактерий Bacillus subtilis непосредственно в структуру полимера.
Исследователи из Китайского университета Гонконга поместили микроорганизмы в латентном состоянии в пластиковую матрицу, где они сохраняют жизнеспособность до момента активации внешним стимулом. Воздействие теплого питательного раствора пробуждает споры, после чего бактерии полностью поглощают материал за несколько суток, не оставляя после себя частиц вторичного микропластика, пишет New Atlas.
Обычные синтетические изделия существуют в природе до тысячи лет, что создает катастрофический разрыв между сроком службы упаковки и продолжительностью ее распада. Именно этот временной парадокс побудил научную группу разработать механизм деградации, встроенный в сам материал.
Чжуоцзюнь Дай, один из ведущих авторов исследования, отмечает, что идея возникла из потребности синхронизировать жизненный цикл кратковременных бытовых вещей со сроком их безопасного исчезновения.
Технологический прорыв базируется на использовании двух штаммов микроорганизмов, которые продуцируют различные ферменты для поэтапного расщепления полимерных цепей. Первая группа энзимов атакует химическую структуру в нескольких точках одновременно, быстро ослабляя прочность материала.
Второй тип ферментов довершает процесс, измельчая фрагменты до молекулярного уровня, что позволяет бактериям окончательно их усвоить. Такой тандем оказался значительно эффективнее предыдущих попыток применения одиночных изолированных микробактерий. Во время лабораторных тестов пленка из поликапролактона (PCL) полностью разложилась всего за шесть суток.
Такой подход делает пластик фактически «живым» объектом. Механические свойства нового материала остаются идентичными характеристикам обычной PCL-пленки, что позволяет использовать его в производстве одежды или электроники. Для демонстрации практического применения авторы изготовили из этого полимера нательный электрод. Когда устройство поместили в среду с температурой 50 градусов по Цельсию, оно растворилось за две недели.
Сейчас технология ограничена использованием поликапролактона, который сам по себе является биоразлагаемым. Впрочем, главное достижение заключается именно в скорости и управляемости процесса благодаря двойной ферментной системе. Для запуска самоуничтожения все еще требуется специфическое температурное воздействие и химический триггер. Научная группа уже работает над созданием механизма, который будет активироваться простой водой.