研(yán)究人員(yuan)創造了(le)一種基(jī)于植物(wu)的、可持(chí)續的、可(kě)擴✉️展的(de)材👨‍❤️‍👨料，可(ke)以替代(dài)許多消(xiao)費品中(zhōng)的一次(ci)性塑料(liào)。 劍橋大(da)學的研(yan)究人員(yuán)通過模(mo)仿蜘蛛(zhū)絲的特(tè)性制造(zao)了一種(zhǒng)聚合物(wu)薄膜🏃🏻‍♂️，蜘(zhi)蛛絲是(shì)自然🧑🏽‍🤝‍🧑🏻界(jiè)中堅固(gù)的材料(liao)之一。這(zhe)種新材(cai)料與當(dāng)今使用(yòng)的許多(duō)普通塑(su)料一樣(yàng)堅固，可(ke)以替代(dài)許多普(pu)通家用(yòng)産品中(zhōng)的塑料(liào)。 這種材(cái)料是🐪使(shǐ)用一種(zhong)新方法(fǎ)将植物(wu)蛋白組(zǔ)裝成在(zài)分子水(shuǐ)平上模(mo)拟絲綢(chóu)的材料(liao)而制成(chéng)的。這種(zhong)使☂️用可(kě)持續成(cheng)分的節(jie)能方法(fǎ)産生了(le)一種類(lèi)似塑料(liao)的獨立(lì)薄膜，可(kě)以工業(yè)規模制(zhì)造。不褪(tuì)色的“結(jie)構”顔色(sè)可以添(tian)加到聚(ju)合物中(zhong)，也可以(yǐ)用于制(zhi)造防水(shuǐ)塗料。 研(yan)究人員(yuán)創造了(le)一種💜基(jī)于植物(wù)的、可持(chí)續的、可(kě)擴展的(de)材料，可(kě)以替代(dai)許多消(xiao)費品中(zhōng)的一次(ci)性塑料(liào)。 該材料(liao)可在家(jia)中堆肥(fei)，而其他(ta)類📐型的(de)生物塑(sù)料需要(yao)工業堆(duī)👉肥設施(shī)才能降(jiàng)解。此外(wai)，劍橋開(kāi)發的材(cai)料不需(xū)要對其(qí)構✉️建塊(kuài)進行化(hua)學修飾(shì)，因此它(tā)可以在(zài)大多數(shu)自然環(huan)境中降(jiàng)解。 新産(chan)品将由(yóu)劍橋大(dà)學衍生(sheng)公司 Xampla 商(shāng)業化，該(gāi)公司開(kāi)發一次(ci)性塑料(liào)和微塑(sù)料的替(ti)代品。該(gai)公司将(jiang)在今年(nian)晚些時(shí)候推出(chu)一系列(liè)一次性(xìng)小袋和(hé)膠囊，它(ta)💘們可以(yi)替代日(rì)常用品(pin)中使用(yong)的塑料(liào)，例如♋洗(xi)碗片和(hé)洗衣粉(fěn)膠囊。結(jie)果發表(biǎo)在《自然(ran)通訊》雜(zá)志上。 多(duo)年來🧑🏾‍🤝‍🧑🏼，劍(jian)橋大學(xué) Yusuf Hamied 化學系(xi)的 Tuomas Knowles 教授(shòu)一直在(zai)研究蛋(dàn)白質的(de)行為。他(tā)的大部(bù)分研究(jiu)都集中(zhōng)在蛋白(bái)質錯誤(wu)折疊或(huo)“行為不(bu)當”時會(hui)發生什(shi)麼，以✏️及(ji)🐪這與健(jian)康和人(rén)類（主要(yào)是阿爾(er)茨海默(mo)病）的關(guan)系。 我們(men)通👌常會(huì)研究功(gōng)能性蛋(dan)白質相(xiang)互作用(yòng)如何讓(ràng)我們保(bǎo)持健康(kāng)，以及不(bú)規則的(de)相互作(zuò)用如何(hé)與阿爾(er)茨海默(mò)病有關(guān)❌，當前研(yan)究的諾(nuò)爾斯說(shuo),令人驚(jīng)訝的是(shi)，我們的(de)研究還(hái)可以解(jiě)決可🐕持(chí)續性方(fang)面的一(yi)個大問(wèn)題：塑料(liao)污染。 消(xiāo)費品中(zhōng)一次性(xing)塑料✌️替(ti)代品的(de)一個例(li)子，通⛱️過(guo)模仿蜘(zhi)蛛絲的(de)特性生(sheng)産，蜘💚蛛(zhū)絲是自(zi)然界中(zhōng)強的❤️材(cái)料之一(yi)。 作為蛋(dàn)白質研(yán)♌究的一(yī)部分，Knowles 和(hé)他的團(tuan)隊開始(shi)對為什(shí)麼像蜘(zhī)蛛絲這(zhè)樣的材(cái)料在分(fèn)子鍵如(rú)此弱的(de)情況下(xia)如此堅(jiān)固🐉感興(xìng)趣。我們(men)發現，賦(fu)予蜘蛛(zhū)絲強度(du)的關鍵(jian)特征之(zhī)👣一是氫(qīng)鍵在空(kong)間中以(yǐ)非常高(gāo)的密度(du)規則排(pái)列，諾爾(er)斯說。 共(gòng)同作者(zhe) Marc Rodriguez Garcia 博士是(shi) Knowles 小組的(de)博士後(hou)研究員(yuan)，現在是(shì) Xampla 的研發(fa)主管，他(ta)開始👄研(yán)究如何(he)在其他(ta)蛋白📐質(zhì)中複制(zhì)這種常(cháng)規自組(zu)裝。蛋白(bai)質具有(yǒu)分子自(zi)組織和(he)自🧑🏽‍🤝‍🧑🏻組裝(zhuāng)的傾向(xiàng)，特别是(shì)植物蛋(dàn)白質豐(feng)富，可❤️以(yi)作🐪為食(shi)品工業(yè)的副産(chǎn)品可持(chí)續采購(gou)😍。 對植物(wu)蛋白🥵的(de)自組裝(zhuang)知之甚(shen)少，令人(rén)興奮的(de)是，通過(guò)填補這(zhe)一知識(shí)空白，我(wǒ)們可以(yǐ)找到一(yi)次性塑(sù)料的替(tì)代品，該(gāi)論文的(de)作者、博(bo)士生 Ayaka Kamada 說(shuō)。 研究人(rén)員通過(guo)使用大(dà)豆分離(li)蛋白（一(yi)種成分(fèn)不同的(de)蛋白質(zhi)）成功複(fu)制了在(zài)蜘蛛絲(si)上發現(xiàn)的結構(gou)。因為所(suǒ)有蛋白(bai)質都是(shi)由多肽(tài)鍊構成(chéng)的，在㊙️适(shi)當的條(tiao)件下，我(wǒ)們可以(yǐ)使植物(wu)蛋白質(zhì)像蜘蛛(zhū)絲一樣(yang)👈自組裝(zhuang)，諾爾斯(sī)說,在蜘(zhi)蛛中，絲(si)蛋白☁️溶(rong)解在水(shuǐ)溶液中(zhōng)，然☔後通(tong)過需要(yao)很少🔞能(neng)量的紡(fǎng)絲過程(cheng)組裝成(chéng)非常堅(jiān)固的纖(xian)維。 其他(ta)研究人(rén)員一直(zhi)在直接(jiē)使用絲(sī)綢材🈲料(liào)作為塑(su)料替代(dai)品，但它(ta)們仍然(ran)是一種(zhǒng)動物産(chǎn)品，羅德(dé)裡格斯(si)加西亞(yà)說,在某(mou)種程度(dù)上，我們(men)想出了(le)‘純素🔞蜘(zhi)蛛絲’——我(wo)們創造(zao)了沒有(you)蜘蛛的(de)相同材(cai)料。 任何(he)塑料的(de)替代品(pin)都需要(yao)另一種(zhong)聚合物(wu)——自然界(jiè)中大量(liàng)存在的(de)兩種聚(jù)合物是(shi)多糖和(he)多肽🐉。纖(xiān)維素和(hé)納米纖(xian)維素💯是(shì)多糖，已(yǐ)被用于(yu)一系列(liè)應用，但(dàn)通💘常❓需(xū)要某種(zhǒng)形式🔞的(de)交聯來(lái)形成堅(jiān)固的材(cái)料。蛋白(bái)質自組(zǔ)🔴裝，可以(yi)在化學(xué)修飾的(de)情況下(xia)形成像(xiàng)絲綢這(zhe)樣的堅(jian)固材料(liao)，但它☂️們(men)更難處(chù)理。 研究(jiū)人員使(shǐ)用大豆(dòu)分離蛋(dàn)白 (SPI) 作為(wéi)他們的(de)測試👉植(zhi)物蛋白(bái)，因為它(tā)很容易(yì)💛作為大(da)豆油生(shēng)産的副(fù)㊙️産品獲(huò)得。SPI 等植(zhi)🈲物蛋白(bái)難溶于(yu)水，因此(ci)很難控(kong)制它們(men)😍自組裝(zhuang)成有序(xu)結構。 新(xīn)技術使(shǐ)用醋酸(suān)和水的(de)環保💰混(hun)合物，結(jie)合超聲(sheng)波處理(lǐ)和高溫(wēn)，以提高(gao) SPI 的溶解(jie)度。這種(zhǒng)方法産(chan)生了由(you)氫鍵形(xíng)成引導(dao)的具🌈有(yǒu)增強的(de)分子間(jian)相互作(zuo)用的蛋(dan)白質結(jie)構。在步(bù)中，溶劑(jì)被去🈲除(chu)，從而形(xíng)成水不(bú)溶性薄(bao)膜。 該材(cai)料具有(you)與低密(mì)度聚乙(yi)🔱烯等高(gāo)性能工(gong)程塑料(liao)相當的(de)性能。它(ta)☔的優勢(shì)在于多(duō)肽鍊的(de)規則排(pái)列，這意(yi)味着不(bu)需要化(hua)學交聯(lian)，化學交(jiāo)聯經常(chang)用于提(ti)高生物(wù)聚合物(wu)薄膜的(de)性👨‍❤️‍👨能和(hé)抵抗力(li)。常用的(de)🌈交聯劑(ji)是不可(ke)持續的(de)，甚至可(ke)♋能有毒(dú)，而劍橋(qiao)開發的(de)技術不(bú)需要有(you)毒元素(su)。 這是我(wǒ)們十多(duo)年來一(yi)直緻力(li)于研究(jiū)的成果(guo)，即了解(jie)自然界(jie)如何從(cóng)蛋白質(zhi)中生成(cheng)材🔱料，Knowles 說(shuo),我們并(bìng)沒有着(zhe)手解決(jué)可持續(xù)性挑戰(zhàn)——我們的(de)動機是(shì)好奇如(rú)何從🎯弱(ruo)相互作(zuo)用中創(chuàng)造出強(qiáng)大的材(cái)料。 這裡(lǐ)的關鍵(jiàn)突破是(shi)能夠控(kòng)制自組(zǔ)裝，因此(cǐ)我們現(xiàn)在可🍓以(yi)創造高(gāo)性能材(cai)料，羅德(de)裡格斯(si)加西亞(yà)說,成為(wei)這一旅(lü)程的一(yī)部🐕分令(lìng)人興奮(fèn)。世界上(shàng)有一個(gè)巨大的(de)塑料污(wu)染問題(tí)，我們很(hěn)幸運能(neng)夠為此(ci)做點什(shí)麼。

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