研(yan)究人員(yuán)創造了(le)一種基(jī)于植物(wù)的、可持(chi)續的、可(ke)擴展的(de)材料，可(ke)以替代(dai)許多消(xiāo)費品中(zhōng)的一次(cì)性塑料(liao)。 劍橋大(da)學的研(yan)究人員(yuan)通過模(mó)仿蜘蛛(zhū)絲的特(tè)性制造(zào)了一種(zhǒng)聚合📐物(wu)薄膜🥵，蜘(zhī)蛛絲是(shi)自然💃🏻界(jie)中堅固(gu)的材料(liào)之一。這(zhè)種新材(cai)料與當(dāng)今使用(yong)的許多(duō)普通塑(su)🐪料一樣(yang)堅固，可(kě)以替代(dai)許多普(pu)通家用(yong)産品中(zhōng)的塑料(liao)。 這種材(cai)料☔是使(shi)用一種(zhong)新方🈚法(fǎ)将植物(wù)蛋白組(zǔ)裝成在(zài)分子水(shuǐ)平上🚩模(mo)拟絲👨‍❤️‍👨綢(chou)的材料(liào)而制成(chéng)的。這種(zhǒng)使用可(ke)持續成(chéng)分的節(jie)能方法(fǎ)産生了(le)一種類(lèi)似塑料(liào)的獨立(li)薄膜，可(ke)以工業(yè)規模制(zhi)造。不褪(tuì)色的“結(jie)構”顔色(sè)可以添(tian)加到聚(ju)合物中(zhōng)，也可以(yǐ)用于制(zhì)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(chi)續的、可(kě)擴🌈展的(de)材料，可(kě)以替代(dài)👈許多消(xiāo)費品中(zhong)的一次(cì)性塑料(liào)。 該材料(liao)可在家(jia)中堆肥(féi)，而其他(ta)類型的(de)生物塑(sù)🌐料需要(yào)工業堆(duī)肥設施(shi)才能降(jiang)解。此外(wài)，劍橋開(kai)發💁的材(cái)料不需(xu)要對其(qi)構建塊(kuài)進行化(huà)學修🐪飾(shì)，因此它(tā)可以在(zài)大多數(shu)自然環(huán)境中降(jiàng)解。 新産(chan)品将⁉️由(you)劍橋大(da)學衍生(sheng)公司 Xampla 商(shang)業化，該(gāi)公司開(kai)發一次(ci)性塑料(liào)和微塑(su)料的替(tì)代品。該(gai)公司将(jiāng)在今年(nián)晚些時(shi)候推出(chu)一系列(lie)一次性(xìng)小袋和(he)膠囊，它(ta)們可以(yǐ)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(za)志上。 多(duo)年來♊，劍(jiàn)橋大學(xue) Yusuf Hamied 化學系(xi)的 Tuomas Knowles 教授(shou)一直在(zài)研究蛋(dan)白質的(de)行為。他(ta)的大部(bu)分研究(jiū)💔都集中(zhōng)在蛋白(bái)質錯誤(wù)折疊或(huò)“行為不(bú)當”時會(hui)發生🧑🏽‍🤝‍🧑🏻什(shí)麼，以及(ji)這與健(jiàn)康和人(rén)類（主要(yào)是阿爾(er)茨海默(mò)病❓）的關(guan)系。 我們(men)通🌂常會(hui)研究功(gong)能性蛋(dan)白質相(xiang)互作用(yòng)如何讓(rang)我們保(bǎo)持健⛹🏻‍♀️康(kāng)，以及不(bu)規則的(de)相互作(zuo)用如何(hé)與阿爾(er)茨海📱默(mo)病有關(guan)，當前研(yan)究的諾(nuò)爾斯說(shuō),令人驚(jīng)訝的是(shi)，我們🛀的(de)研究還(hai)可以解(jie)決可持(chí)續性方(fang)面的一(yī)個大問(wen)題：塑料(liào)污染。 消(xiāo)費品中(zhong)一次性(xìng)塑料替(ti)代品的(de)一個例(lì)子，通過(guò)模仿蜘(zhī)蛛絲的(de)特性生(shēng)産🤟，蜘🌏蛛(zhū)絲是自(zi)然界中(zhōng)強的材(cai)料之一(yī)。 作為蛋(dan)白質研(yan)究的一(yi)部🌏分，Knowles 和(hé)他的💰團(tuán)隊開始(shi)對為什(shi)麼像蜘(zhi)蛛絲⭐這(zhe)樣的材(cai)料在分(fèn)子鍵如(ru)此弱🔴的(de)情況下(xià)如此堅(jiān)固☂️感興(xing)趣。我們(men)發現，賦(fu)予蜘蛛(zhu)絲強度(dù)的關鍵(jiàn)特征之(zhi)一是氫(qīng)鍵在空(kong)間中以(yǐ)非常高(gao)的密度(du)規則排(pai)列，諾爾(er)斯說。 共(gong)同作者(zhe) Marc Rodriguez Garcia 博士是(shi) Knowles 小組的(de)博士後(hòu)研究員(yuan)，現在是(shi) Xampla 的研發(fā)主管，他(tā)開始☎️研(yan)究如何(hé)在其⁉️他(tā)蛋白質(zhì)中複制(zhì)這種常(chang)規自組(zǔ)裝。蛋白(bai)質具有(yǒu)✊分子自(zì)組織和(he)自組裝(zhuang)的傾向(xiang)，特别是(shì)植物蛋(dàn)白質豐(fēng)富，可💔以(yi)作為食(shi)品工業(yè)的副産(chan)品可持(chi)續采購(gòu)。 對植物(wù)蛋白的(de)自組裝(zhuang)知之甚(shen)少，令人(rén)興奮的(de)是，通過(guo)填補這(zhè)一知識(shí)空白，我(wǒ)們可以(yi)找到一(yi)次性塑(su)料的替(tì)代品，該(gai)論文的(de)作者、博(bó)士生 Ayaka Kamada 說(shuo)。 研究人(rén)員通過(guo)🌍使用大(da)豆分離(lí)蛋白（一(yī)種成分(fèn)不同😄的(de)蛋白質(zhi)）成功複(fu)制了在(zai)蜘蛛💁絲(sī)上發現(xiàn)的結構(gòu)。因為所(suǒ)有蛋白(bai)質都是(shi)由多肽(tai)鍊構成(cheng)的，在适(shì)🔞當的條(tiao)件下，我(wǒ)們可以(yǐ)使植物(wù)蛋白質(zhì)✂️像蜘蛛(zhū)絲一🔞樣(yang)自組裝(zhuang)，諾💞爾斯(si)說,在蜘(zhi)蛛中，絲(sī)蛋白溶(róng)解在水(shuǐ)溶液中(zhong)，然後通(tong)過需要(yao)很少能(néng)量的紡(fǎng)絲過程(chéng)組裝成(cheng)非常堅(jian)固的纖(xian)維。 其他(ta)研究人(ren)員一直(zhí)在直接(jiē)使用絲(sī)綢材料(liào)作為塑(sù)😍料替代(dai)品，但它(ta)們仍👄然(rán)是一種(zhǒng)動物産(chan)品，羅德(de)裡格斯(sī)加🥰西亞(ya)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(zào)了沒有(yǒu)蜘蛛的(de)相同材(cái)料。 任何(hé)塑料的(de)替代品(pǐn)㊙️都需要(yào)另一種(zhong)聚合物(wù)——自然界(jiè)中大量(liàng)存在的(de)兩種聚(ju)合物是(shì)多糖和(hé)多肽。纖(xian)維素和(he)納米纖(xian)維素💰是(shi)多糖，已(yǐ)被用于(yu)一系列(lie)應用，但(dàn)通常需(xū)要某種(zhong)形式的(de)交聯來(lái)形成堅(jian)固的材(cái)㊙️料。蛋白(bái)質自組(zǔ)裝，可以(yǐ)在化💋學(xue)修飾的(de)情況下(xia)形成像(xiang)絲🔱綢這(zhè)樣的堅(jian)固材料(liào)，但它們(men)更難處(chu)理。 研究(jiu)人員使(shǐ)用大豆(dou)分離蛋(dan)白 (SPI) 作為(wei)他們的(de)測試📧植(zhí)物蛋白(bái)，因為它(tā)很容易(yì)作為大(dà)豆油生(shēng)産的副(fù)産品獲(huò)得。SPI 等✨植(zhí)物蛋白(bai)難溶于(yú)水，因此(cǐ)很難控(kong)制它們(men)自組裝(zhuāng)成有序(xù)結構。 新(xin)技術使(shi)用醋✍️酸(suan)和水的(de)環保❗混(hùn)合物，結(jie)合👨‍❤️‍👨超聲(shēng)波處理(lǐ)和高溫(wen)，以提高(gao) SPI 的溶解(jie)度。這種(zhong)方法産(chǎn)生了由(yóu)氫鍵形(xíng)成引導(dǎo)的具🥰有(yǒu)增強的(de)分子間(jiān)相互作(zuò)用的蛋(dàn)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(cái)料具有(you)與低密(mì)度聚乙(yi)烯等高(gao)性能工(gong)程塑料(liao)相當的(de)性能。它(ta)的優勢(shi)在于多(duo)肽鍊的(de)規則排(pái)列，這意(yì)味着不(bu)需要化(hua)學交聯(lian)，化學交(jiao)聯經常(chang)用于提(ti)高生物(wù)聚合物(wù)薄膜的(de)性能和(he)抵抗力(lì)。常用的(de)🔅交聯劑(ji)是不可(kě)持續的(de)，甚至可(kě)能有毒(du)，而劍橋(qiáo)開發的(de)技術不(bú)需要有(yǒu)毒元素(sù)。 這是🔞我(wǒ)們十多(duō)年來一(yi)直緻力(lì)于研👄究(jiū)的成果(guǒ)，即了解(jiě)自然界(jie)如何從(cong)蛋白質(zhi)中生✨成(chéng)材料，Knowles 說(shuo),我們并(bing)沒有着(zhe)手解決(jué)可持續(xù)性挑戰(zhàn)——我們的(de)動機是(shi)好🌐奇如(rú)何從弱(ruo)相互作(zuo)用中創(chuang)造出強(qiang)大的材(cai)料。 這裡(li)的關鍵(jian)突破是(shì)能夠控(kong)制自組(zu)裝，因此(ci)我們現(xiàn)在可以(yǐ)創造高(gāo)性能材(cái)料，羅德(de)裡格斯(si)加西亞(yà)說,成為(wei)這一旅(lü)程的一(yi)部分令(ling)人興奮(fèn)。世界上(shang)有一個(ge)巨大🈲的(de)塑料污(wu)染問題(tí)，我們很(hěn)幸運能(neng)夠為此(cǐ)做點什(shi)麼。

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