Revolucionarno rešenje za jedan od najvećih problema: Nova „živa plastika“ potpuno uništava sebe za 6 dana

Mikroplastika i nanoplastika postale su jedan od većih problema modernog doba. Mnogi plastični predmeti koriste se samo nekoliko minuta ili sati, ali materijal može ostati u životnoj sredini decenijama ili čak vekovima. Upravo zbog toga su naučnici rešili da naprave novi pristup – da naprave plastiku koja će se sama razgraditi, prenosi ScienceDaily.

Poznati kao živa plastika, ovi materijali sadrže uspavane mikrobe sposobne da razgrade okolni polimer. U studiji objavljenoj u ACS Applied Polymer Materials, naučnici su razvili verziju koja se potpuno razgradila za šest dana bez stvaranja mikroplastike.

Preporučujemo

- Saznanje da tradicionalna plastika opstaje vekovima, dok su mnoge primene, poput ambalaže, kratkotrajne, navelo nas je da se zapitamo: Možemo li ugraditi razgradnju direktno u životni ciklus materijala? – rekao je Džuođun Dai, jedan od autora rada.

Neki mikroorganizmi prirodno proizvode enzime koji seku duge polimerne lance na manje fragmente. Pošto je plastika napravljena od polimera, istraživači ispituju da li se ovi enzimi, ili mikrobi koji ih proizvode, mogu ugraditi direktno u plastične materijale.

- Ugradnjom ovih mikroba, plastika bi efektivno mogla da „oživi“ i samouništi se po komandi, pretvarajući izdržljivost iz problema u programabilnu karakteristiku - objašnjava Dai.

Raniji dizajni žive plastike često su se oslanjali na jedan enzim, što je ograničavalo efikasnost razgradnje materijala. Da bi unapredili proces, Dai, Đin Geng, Dijanpeng Ći i njihove kolege genetski su modifikovali bakteriju Bacillus subtilis da proizvodi dva enzima za razgradnju polimera koji rade zajedno.

Prvi enzim nasumično seče duge polimerne lance, pretvarajući ih u kraće sekcije. Drugi zatim deluje na krajeve tih fragmenata, dalje ih razlažući na njihove pojedinačne monomerne gradivne blokove.

Istraživači su kombinovali uspavane spore B. subtilis sa polikaprolaktonom (polimerom koji se često koristi u 3D štampi i za neke hirurške konce). Držanje bakterija u obliku spora štitilo ih je sve dok tim nije bio spreman da započne proces razgradnje.

Gotova živa plastika imala je mehanička svojstva slična običnim filmovima od polikaprolaktona. Ostala je čvrsta i funkcionalna u normalnim uslovima, što sugeriše da dodavanje spora nije značajno oslabilo materijal.

Da bi aktivirali bakterije, tim je dodao hranljivi bujon zagrejan na 50 stepeni Celzijusa. Spore su postale aktivne i počele da proizvode dva enzima. U roku od šest dana, plastika je potpuno svedena na svoje osnovne gradivne blokove.

Pošto su enzimi radili u nizu, materijal se nije jednostavno raspao u manje fragmente plastike. Proces je bio dovoljno efikasan da spreči nastanak mikroplastike tokom razlaganja.

Da bi demonstrirali moguću primenu u stvarnom svetu, istraživači su napravili nosivu plastičnu elektrodu od ovog živog materijala. Uređaj je radio kako je predviđeno, a zatim se potpuno razgradio u roku od dve nedelje nakon aktivacije.

Ovaj rezultat sugeriše da bi živa plastika na kraju mogla da se koristi u proizvodima koji treba da ostanu izdržljivi tokom ograničenog vremena, ali ne bi trebalo da opstanu nakon što se odbace.

Tim se sada nada da će razviti metodu koja aktivira spore bakterija u vodi, gde se nakuplja značajan udeo zagađenja plastikom.

(Telegraf Nauka/Science Daily)