- 來源：降解塑料專委會
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- 發布時間：2024-11-29
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近日，中國科學院深圳先進技術研究院的研究團隊在國際知名期刊《Nature Chemical Biology》上發表了一項關于“活”塑料的開創性研究，提出了一種通過合成生物學手段，利用微生物實現塑料自我降解的新策略。這一創新不僅有望徹底改變當前塑料廢棄物處理的模式，也為未來的環保技術提供了新思路和新方向。
此次中國科學院深圳先進技術研究院的研究團隊所提出的“活”塑料概念，為解決上述挑戰提供了一條嶄新的路徑。研究團隊利用合成生物學和基因編輯技術，對特定微生物進行改造，使其在一定條件下可以產生塑料降解酶。這些降解酶可以有效地分解塑料中的高分子鏈，從而將塑料降解為環境中無害的小分子。
整體研究思路
更為創新的是，研究人員將這些酶的生成孢子嵌入到塑料基質內部，使塑料材料本身具備了自我降解的能力。這意味著，在塑料制品的生命周期結束時，只需要特定的激活條件（例如一定的濕度、溫度或特定的化學信號），塑料中的微生物孢子就會被激活，從而啟動塑料的降解過程。這樣一來，塑料在實際使用過程中保持了其原有的物理性能，但在需要時可以通過自我降解減少對環境的負擔。
兩種酶對PCL塑料的降解機理示意圖
這一技術的實現主要依靠三大關鍵步驟：基因編輯、材料嵌合與條件激活。
首先，研究人員通過合成生物學手段，對具有降解能力的微生物進行基因編輯，使其能夠在塑料環境中保持存活并分泌特定的降解酶。此過程需要確保微生物對外界環境的適應能力，特別是在缺乏營養的塑料表面依然能夠有效工作。
接下來，研究人員通過材料嵌合技術，將這些微生物的孢子嵌入到塑料基質中。在這個過程中，如何確保微生物在嵌合到塑料材料中后仍具備活性，是技術實現的關鍵之一。研究團隊通過反復的實驗，選擇了適合的嵌合方式，使得微生物孢子能夠在塑料基質中長期保持活性，同時不會影響塑料材料在正常使用過程中的力學性能。
最后，通過外部條件的激活來啟動降解過程是這一技術的核心創新之一。研究人員發現，通過控制濕度、溫度以及化學物質的濃度，可以有效激活嵌入塑料中的微生物，使其開始分泌降解酶。這一條件激活的設計確保了塑料在使用階段的穩定性和在廢棄階段的可降解性。
中國科學院深圳先進技術研究院的“活”塑料研究，為塑料污染問題的解決提供了一種全新的思路。這項創新不僅在技術上具有重要意義，更在理念上啟示了人們，即材料的設計不應只關注其使用性能，還應將其全生命周期的環境影響納入考量。
未來，隨著合成生物學與材料科學的進一步融合，我們有望看到更多類似的創新成果，推動人類社會走向更加環保和可持續的發展道路。政府、企業和科研機構的共同努力，將是實現這一目標的關鍵所在。通過全社會的協同合作，“活”塑料等綠色材料的廣泛應用，必將為解決塑料污染問題、改善地球生態環境做出重要貢獻。