Ti materiali, znani kot živa plastika, vsebujejo mirujoče mikrobe, ki so sposobni razgraditi okoliški polimer. V študiji, objavljeni v ACS Applied Polymer Materials, so znanstveniki razvili različico, ki se je popolnoma razgradila v šestih dneh, ne da bi pri tem ustvarila mikroplastiko.
»Spoznanje, da tradicionalna plastika traja stoletja, medtem ko so številne uporabe, kot je embalaža, kratkotrajne, nas je pripeljalo do vprašanja: Ali lahko razgradnjo vgradimo neposredno v življenjski cikel materiala?« je dejal Zhuojun Dai, eden od avtorjev članka.
Nekateri mikroorganizmi naravno proizvajajo encime, ki razgrajujejo dolge polimerne verige na manjše fragmente. Ker so plastike narejene iz polimerov, raziskovalci preučujejo, ali je mogoče te encime oziroma mikrobe, ki jih proizvajajo, neposredno vgraditi v plastične materiale.
»Z vključitvijo teh mikrobov bi lahko plastika učinkovito »oživela« in se na ukaz samouničila, s čimer bi trajnost iz problema spremenila v programirljivo funkcijo,« pojasnjuje Dai.
Prejšnje zasnove žive plastike so se pogosto zanašale na en sam encim, kar je omejevalo učinkovitost razgradnje materiala. Da bi pospešili postopek, so Dai, Jin Geng, Dianpeng Qi in njihovi kolegi gensko spremenili bakterijo Bacillus subtilis, da bi proizvedli dva encima za razgradnjo polimerov, ki delujeta skupaj.
ilustracija – pixabay.com
Prvi encim naključno reže dolge polimerne verige in jih spremeni v krajše odseke. Drugi nato deluje na konce teh fragmentov in jih dodatno razgradi na posamezne monomere, osnovne gradnike.
Raziskovalci so kombinirali mirujoče spore B. subtilis s polikaprolaktonom (polimer, ki se pogosto uporablja pri 3D-tiskanju in nekaterih kirurških šivalnih materialih). Ohranjanje bakterij v obliki spor jih je zaščitilo, dokler ekipa ni bila pripravljena začeti procesa razgradnje.
Nastala živa plastika je imela mehanske lastnosti, podobne navadnim polikaprolaktonskim filmom. V normalnih pogojih je ostala močna in funkcionalna, kar kaže na to, da dodajanje spor ni bistveno oslabilo materiala.
Za aktivacijo bakterij je ekipa dodala hranilno juho, segreto na 50 stopinj Celzija. Spore so postale aktivne in začele proizvajati dva encima. V šestih dneh se je plastika popolnoma reducirala na svoje osnovne gradnike.
Ker so encimi delovali zaporedno, se material ni preprosto razgradil na manjše plastične delce. Postopek je bil dovolj učinkovit, da je preprečil nastanek mikroplastike med razgradnjo.
Da bi dokazali potencialno uporabo v resničnem svetu, so raziskovalci iz tega živega materiala izdelali nosljivo plastično elektrodo. Naprava je delovala, kot je bilo predvideno, nato pa se je v dveh tednih po aktivaciji popolnoma razgradila.
Ta rezultat kaže, da bi se živa plastika lahko sčasoma uporabljala v izdelkih, ki morajo ostati trpežni za omejen čas, vendar ne smejo vztrajati po tem, ko jih zavržemo.
Ekipa zdaj upa, da bo razvila metodo, ki aktivira bakterijske spore v vodi, kjer se kopiči znaten del plastičnega onesnaženja.
© Vecer.mk, pravice do besedila pripadajo uredništvu
