RNA启发的可生物降解聚合物可以减少海洋污染

来自荷兰，波兰和德国的研究人员通过将RNA启发的断裂点掺入聚合物中，从而重新创建了可生物降解的聚乳酸（PLA）。

RNA是一种将DNA指令转化为细胞功能的核酸，可以通过酯交换来容易通过水分解。静酯化是一种有机反应，通过另一种酒精的作用使酒精从酯中移位。

塑料废物在海水中持续了几个世纪，但弗雷德里克·沃尔姆（Frederik Wurm）和他的同事将化学基团引入了PLA，因此聚合物很容易被海水分解。

塑料污染

联合国环境计划（UNEP）估计，自50年代初以来，已经生产了83亿吨塑料。此后，塑料废物增加了。根据UNEP的说法，如果当前的趋势持续存在，到2050年，海洋中的塑料将比鱼类多。

现有措施旨在减少塑料使用情况并增加塑料重复使用，从而解决该问题。但是，我们对塑料的严重依赖意味着我们永远不会仅通过解决源头解决问题来保护海洋。

可生物降解的聚合物已成为引起强烈关注的主题。与一般塑料相比，它们具有出色的热和机械性能。从理论上讲，它们很容易被水和微生物分解。将其放入堆肥中时，它们会降解为二氧化碳和水。

由于其拉伸强度，模量，屏障特性和透明度，可生物降解的聚酯（例如聚乳酸（PLA））被广泛使用。但是它们也是由玉米和甘蔗等可再生资源产生的。

生物降解性的快速入门

生物降解描述了通过水解，光降解或微生物作用转化为水，二氧化碳，能量和生物量的有机过程。

海水中聚合物的降解与它们的机械和热性质及其分子结构有关。诸如疏水性和玻璃过渡温度之类的特征决定了它们降低的速度。

暴露于紫外线辐射，风，海水和细菌导致破裂，表面侵蚀，磨损和PLA分解为中型（〜5-20毫米），大型微型塑料（〜1-5 mm），小微型塑料（〜20–999） μm) and nanoplastic (<1 μm) sized pieces.

在海水中降解PLA

生物降解性是描述自然降解的材料的方便术语。亚博网站下载实际上，需要在堆肥设施中处理可生物降解的塑料 - 在浓缩微生物环境中的温度范围为50至60°C之间。这些不是自然发生的条件，更不用说海上了。

在海水中，可生物降解的塑料降解明显缓慢。尽管PLA在受控的工业堆肥方面确实降低了，但在海水中几乎没有降解。这部分是由于其相对较高的玻璃过渡温度（60℃），因此在低温海水中更“玻璃状”，因此渗透性较低。

调整PLA降解的一种常见策略是乳酸（LA）与乙二醇与聚乙二醇 - 乙醇乙酰糖基）S（PLGAS）的随机共聚。通过掺入更多的亲水性乙醇酸单位，共聚物膨胀和降解速度更快。

荷兰特温特大学及其同事的弗雷德里克·沃姆（Frederik Wurm）是第一个使用分子内式固定化来发展海水可降解PLA的人。

他们在受RNA的分子内式静脉化启发的设计中将合成磷酸盐连接安装到PLA中。这为在海水中降解聚合物的门打开了大门，以防止海洋塑料污染。

参考和进一步阅读

Timo Rheinberger，Jonas Wolfs，Agata Paneth，Hubert Gojzewski，Piotr Paneth和Frederik R. Wurm。（2021）。RNA启发和加速在海水中的聚乳酸降解。美国化学学会杂志2021 143（40），16673-16681 doi：10.1021/jacs.1c07508

eurekalert.org。通过添加RNA启发的断裂点来减少塑料污染。（2021）。https://www.eurekalert.org/news-releases/932200

Min，K.，Cuiffi，J.D。和Mathers，R.T。（2020）。基于物理特性和分子结构的塑料海碎片的环境降解趋势进行排名。自然通讯11，，，，727. https://doi.org/10.1038/s41467-020-14538-z

Catarci C.和Blust R.（2021）。不仅钻石是永远的：在模拟海洋环境中塑料膜的降解。https://doi.org/10.3389/fenvs.2021.662844

克里姆（S.亚博网站下载材料，13（20），第1页。4586。

unep.org。我们的星球因塑料污染而淹没，现在该变革了。https://www.unep.org/interactive/beat-plastic-pollution/

免责声明：此处表达的观点是以其私人身份表达的作者的观点，不一定代表AZOM.com的观点有限的T/A Azonetwork本网站的所有者和运营商。此免责声明构成了条款和条件使用此网站。