研(yán)究人員創(chuang)造了一種(zhong)基于植物(wu)的、可持續(xu)的、可擴展(zhan)的材料，可(ke)以替代許(xu)多消費品(pin)中的一次(cì)性塑料。 劍(jian)橋大學的(de)研究人員(yuán)通過模仿(páng)蜘蛛絲的(de)特性制造(zao)了一種聚(jù)合物薄膜(mó)，蜘蛛絲是(shi)自然界中(zhong)堅固的材(cái)料之一😍。這(zhe)種新材料(liào)與當今使(shi)用的許多(duō)普通塑料(liào)一樣堅固(gu)👨‍❤️‍👨，可以替代(dai)許多普通(tong)家用産品(pǐn)中的塑料(liào)。 這種材料(liào)是使用一(yi)種新方法(fǎ)将植物蛋(dan)白組裝成(cheng)在分子水(shuǐ)平上模拟(nǐ)絲綢的材(cái)料而制成(chéng)的。這種使(shi)用可持續(xu)成分的節(jiē)能方法産(chǎn)生了一種(zhong)類似塑料(liao)的獨立薄(báo)膜，可以工(gōng)業規模制(zhì)造。不褪色(sè)的“結構”顔(yá)色可以添(tiān)加到✔️聚合(he)物中，也可(kě)以用于📞制(zhi)造防水塗(tu)料。 研究人(ren)員創造了(le)一❌種基于(yú)植物的、可(kě)持續的㊙️、可(kě)擴展的材(cai)料，可以替(tì)代💋許多🏃🏻消(xiao)費品中的(de)一次性🌐塑(su)料。 該材料(liao)可在家中(zhong)堆肥，而其(qí)他類型的(de)生物塑料(liao)需要工業(yè)堆✏️肥設💃施(shī)才能降解(jie)。此外，劍橋(qiao)開發的材(cái)料不需要(yào)對其構建(jian)塊進行化(huà)學修飾，因(yīn)此它可以(yi)在大多數(shù)自然環境(jìng)中降解。 新(xīn)産品将📞由(you)劍橋大學(xue)衍生公司(sī) Xampla 商業化，該(gāi)公司開發(fā)一次性塑(su)料和微塑(su)料的替代(dài)品。該公🈲司(si)将在今年(nian)晚些時候(hou)推出一🏃系(xì)列一次性(xing)小袋和膠(jiāo)囊，它們可(kě)以替代日(rì)常用品✉️中(zhōng)使用的塑(su)料，例如洗(xi)碗片和洗(xǐ)衣粉膠囊(nang)。結果發表(biǎo)在《自然通(tōng)訊》雜志上(shang)。 多年來㊙️，劍(jiàn)橋大學 Yusuf Hamied 化(hua)學系的 Tuomas Knowles 教(jiāo)授一直在(zai)研究蛋白(bai)質的行為(wei)。他的大部(bù)分研究♋都(dōu)集🔴中在蛋(dàn)白質錯誤(wu)折疊或“行(hang)為不當”時(shí)會發生什(shi)麼，以及❓這(zhè)與健康和(he)人類（主要(yào)是阿爾茨(cí)海默病❓）的(de)關系。 我們(men)通🔱常會研(yán)究功能性(xing)蛋白質相(xiang)互作用如(ru)何讓我們(men)保持健康(kang)✉️，以及不規(gui)則的相互(hù)作用如何(hé)與阿爾茨(cí)海💰默病有(yǒu)關，當前研(yan)究的諾爾(ěr)斯說,令人(ren)驚訝的是(shi)，我們的研(yán)究還可以(yi)解決可㊙️持(chi)續性方面(miàn)的一個大(dà)問題：塑料(liào)污染。 消費(fèi)品🔅中一次(cì)性塑料🔞替(ti)代品的一(yi)個例子，通(tōng)過模仿蜘(zhi)蛛絲的📞特(te)性生産，蜘(zhi)蛛絲是自(zi)然界中強(qiáng)的材料之(zhī)一。 作為蛋(dan)白質研究(jiū)的一部分(fèn)，Knowles 和他的團(tuán)隊開始對(duì)為什麼像(xiang)蜘蛛絲這(zhè)樣的材料(liào)在分子鍵(jiàn)如此弱的(de)情況下如(ru)此堅固感(gǎn)興趣。我們(men)發現，賦予(yu)蜘😄蛛絲強(qiang)度的關鍵(jian)特征之一(yi)是氫鍵在(zài)空間中以(yǐ)非常高的(de)密♻️度規則(ze)排列，諾🤟爾(er)斯說。 共同(tong)作者 Marc Rodriguez Garcia 博士(shì)是 Knowles 小組的(de)博士後研(yán)究員，現在(zai)是 Xampla 的研發(fa)主管，他👣開(kai)始研究如(rú)何在其🤩他(tā)蛋白質中(zhōng)複制這種(zhǒng)常規自組(zu)裝✂️。蛋白質(zhi)具有分子(zǐ)自組織和(he)自組裝的(de)傾向，特别(bie)是植物蛋(dan)白質豐富(fù)，可以作😄為(wéi)食品工業(ye)的副産品(pǐn)可持續采(cǎi)購🔞。 對植物(wù)蛋白🥵的自(zì)組裝知之(zhi)甚少，令人(ren)興奮的是(shi)，通過填❤️補(bǔ)這一知識(shí)空白，我們(men)可以找到(dao)一次性塑(su)料的替代(dai)品🌈，該論文(wén)的作者📧、博(bó)士生 Ayaka Kamada 說。 研(yán)究人員通(tōng)過使用大(da)豆分離蛋(dàn)白（一種成(cheng)分不同的(de)蛋白質）成(chéng)功複制了(le)在蜘蛛👅絲(sī)上發💞現的(de)結構。因為(wei)所有蛋白(bai)質都是由(you)多肽鍊📱構(gou)成的，在适(shì)當的條件(jiàn)下，我們可(ke)以使植物(wù)蛋白質像(xiàng)蜘蛛絲一(yī)樣自組裝(zhuang)，諾爾斯說(shuō),在蜘蛛中(zhong)，絲蛋白🚶溶(róng)解在水溶(rong)液中，然後(hou)通過需要(yào)很少能量(liang)的紡絲過(guo)程組裝成(chéng)非常堅固(gu)的纖維。 其(qi)他研究人(rén)員一直在(zai)直接使用(yong)絲綢材料(liào)作為塑料(liao)替代品，但(dàn)它們仍然(ran)是一種動(dòng)物産品，羅(luó)德裡格斯(sī)加西亞說(shuō),在某種程(cheng)度上，我們(men)想出了‘純(chun)素蜘蛛絲(sī)’——我們創造(zào)了沒有蜘(zhi)蛛的相同(tong)材料。 任何(hé)塑料的替(ti)代品都需(xū)要另一🏃‍♀️種(zhong)聚合物——自(zi)然界中大(dà)量存在的(de)兩種聚合(he)物是多糖(tang)和多肽♈。纖(xian)維素和納(na)米纖維素(su)☀️是多糖，已(yi)被用于一(yi)系列應用(yòng)，但通常需(xu)要某種形(xíng)式🌐的交聯(lián)來形成❗堅(jiān)固的材料(liao)。蛋白質自(zi)組⁉️裝，可以(yi)在化學修(xiu)飾的情況(kuàng)下形成像(xiàng)絲綢這樣(yang)的堅固材(cai)🔞料，但它們(men)更難處理(li)。 研究人員(yuán)使用大🐉豆(dou)分離蛋白(bái) (SPI) 作為他們(men)的測試植(zhi)物蛋白，因(yin)為它很容(róng)易作為大(da)豆油生産(chan)的副📱産品(pin)獲得。SPI 等植(zhí)物蛋白難(nán)溶于水，因(yin)此很難控(kòng)制它們自(zi)組裝成有(you)序結構。 新(xin)技術使用(yòng)醋酸和水(shuǐ)的環保混(hùn)合物，結合(he)超聲波處(chu)理和高溫(wēn)，以提高💛 SPI 的(de)溶解度。這(zhè)種方法産(chan)生了由氫(qīng)鍵形成引(yin)導的具有(you)增強的⚽分(fen)子間相互(hu)作用的蛋(dan)白質結構(gou)。在步中，溶(róng)劑被去㊙️除(chú)，從而形成(chéng)水不溶性(xìng)薄膜。 該材(cai)料具有與(yǔ)低密度聚(jù)乙烯等高(gao)性能工程(chéng)塑❌料相當(dāng)的性能。它(tā)的優勢在(zài)于多肽鍊(liàn)的規則排(pái)列，這意味(wei)着不需要(yào)化學交聯(lián)，化學交聯(lián)經✊常用于(yú)提高生物(wù)聚合物薄(bao)膜的性能(neng)和抵✂️抗力(lì)。常用的🚩交(jiāo)聯劑是不(bu)可持續的(de)，甚至可能(neng)有毒，而劍(jiàn)橋開發✔️的(de)技術不需(xu)要有毒元(yuan)素。 這是我(wǒ)們十多年(nián)來一直緻(zhì)力于研究(jiū)的成果，即(ji)了解自然(ran)界如何從(cong)蛋白質中(zhōng)生成材料(liào)，Knowles 說,我們并(bìng)沒有着手(shǒu)解決可持(chí)續性挑戰(zhan)——我們的動(dòng)機是好奇(qí)如何從弱(ruò)相互作用(yong)中創造出(chu)強大的材(cai)料。 這裡的(de)關鍵突破(pò)是能夠控(kong)制自組裝(zhuang)，因此我們(men)現在可以(yǐ)創造高性(xing)能材料，羅(luó)德裡格斯(sī)加西亞說(shuo),成為這一(yi)旅程的一(yī)部分令✍️人(rén)興奮。世界(jie)上有一個(gè)巨大的塑(sù)料污染問(wèn)題，我們🔆很(hěn)幸運能夠(gòu)為此做點(diǎn)什麼。

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