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Frontiers开放科学馆 | 能解决塑料污染危机的或许是…一只鱿鱼…

已有 851 次阅读 2021-6-22 18:53 |个人分类:科研新闻|系统分类:科普集锦

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内容概要

  • 塑料污染可能是当前人类所面临的一项最为艰巨的挑战,正在严重威胁人类的生存环境。

  • 一种新发现的鱿鱼环齿蛋白质被认为有潜力用于制造减少微塑料污染的可循环利用的自修复织物,这让我们看到了解决白色污染的曙光。

  • 这种鱿鱼环齿蛋白质的潜在应用领域非常广泛,包括自修复织物、耐磨涂层、精确药物缓释和智能纺织品等。

随着人类意识到塑料滥用的后果,我们开始正视大自然发出的警告,同时开始找寻解决方案。寻找塑料的可持续替代品可能是目前最有希望成功的一种方案。

Frontiers in Chemistry 期刊出版的一篇文章指出,最近发现的一种鱿鱼环齿蛋白质「squid ring teeth,SRT」,其特性可使材料发生传统塑料无法实现的革命性变化。这种蛋白质源自鱿鱼捕食性触足的环齿,经过加工可以制成纤维和薄膜,其应用范围非常广泛,由这种蛋白质制成的材料具有环保和生物可降解特性,同时通过实验室培养方法已实现了大规模可持续生产

文章主要作者Melik Demirel 表示鱿鱼环齿蛋白质可用于生产新一代材料,适用于包括能源、生物医学以及安全与国防部门在内的一系列领域。我们梳理了目前关于鱿鱼环齿基材料「SRT基材料」的知识,这种材料由于其环保及环境可持续特性,是塑料的绝佳替代品

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SRT基材料的弹性、柔韧性和强度及其自修复性、光学、导热和导电性能,可通过其所采用的各种分子排列来解释。SRT蛋白质由构件组成,这些构件的排列方式使得其可发生微相分离。这与油和水的情况相似,但发生在小得多的纳米尺度上。这些构件无法完全分离,因而产生两个不同的层,由此就产生了分子级的形状,例如重复的圆柱形构件、无序的缠结或有序的层。所形成的形状决定了材料的性质,科学家们已经对这些材料进行了实验,以生产各种用途的SRT基产品。


在纺织业中,SRT蛋白质可通过提供一种耐磨涂层来减少洗衣机对微纤维的侵蚀,从而解决一个主要的微塑料污染源。与此类似,一种自修复性SRT蛋白质涂层可以增加特殊物品的使用寿命和安全性,例如易受损伤的生化植入物以及为抵御化学/生物药剂而定制的服装等。甚至有可能将多层SRT蛋白质与其他化合物或技术相结合,从而开发出一种“智能”服装,既能保护我们免受空气中污染物的侵害,又能关注我们的健康状况。


SRT基材料的光学特性意味着这些服装还可以显示我们的健康或周围环境的信息。基于SRT的柔性光子学器件—通常由玻璃和石英等硬质材料制成,用于产生、操纵或探测光的组件,如LED和光学显示器—目前正在开发中。

Demirel补充说:「SRT光子学具有生物相容性和生物可降解性,因此不仅可以用于制造可穿戴健康监测器,还可以用于生产生物传感和生物检测的植入式设备。」

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相对于塑料,SRT基材料的主要优势之一就是其环境可持续性,SRT蛋白质的生产使用可再生资源,而且价格低廉。研究人员已经找到了一种不用捕捉鱿鱼就能生产SRT蛋白质的方法,从而避免耗尽天然鱿鱼资源,研究团队用转基因细菌生产这些蛋白质,生产过程基于发酵,使用糖、水和氧气来生产。


人们希望基于SRT的原型产品能够在短期内得到更加广泛的应用,但还有更多的开发工作需要去做。Demirel说:「扩大这些材料的生产规模需要额外的工作。我们现在正在研究这些材料的加工技术,以便将其应用于工业制造过程。」

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原文作者:Frontiers


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