研(yán)究人員創造(zào)了一種基于(yú)植物的、可持(chí)續的、可擴展(zhan)的材💚料，可以(yǐ)替代許多消(xiāo)費品中的一(yi)次性塑料。 劍(jian)橋大學的研(yán)究人員通過(guo)模仿蜘蛛絲(si)的特性制造(zào)了一種聚合(hé)☀️物薄膜，蜘蛛(zhū)絲是自然界(jie)中堅固的材(cai)料之一❌。這種(zhǒng)新材料與當(dāng)今使用的許(xǔ)多普通塑料(liao)一樣堅固，可(ke)以替代許多(duo)普通家用産(chan)品中的塑料(liao)。 這種材料是(shì)使用一種新(xīn)方法将植物(wu)蛋白😘組裝成(cheng)在分子水平(píng)上模拟絲綢(chóu)的材料而制(zhi)成的。這種⭕使(shǐ)用可持續成(cheng)分的😘節能方(fāng)法産生了一(yi)種類似塑料(liao)的獨立薄膜(mo)，可以工業規(gui)模制造。不褪(tui)色的“結構”顔(yá)色可以添加(jiā)到聚合物中(zhong)，也可以用于(yu)制造防水💃🏻塗(tú)料。 研究人👨‍❤️‍👨員(yuan)創造了一種(zhong)基于植物的(de)、可持續的、可(kě)擴展的材料(liào)，可以替代許(xǔ)多消❌費品中(zhōng)的一次性塑(sù)料。 該材💞料可(ke)在家中堆肥(fei)，而其㊙️他類型(xing)的生物塑料(liào)需要工業堆(duī)肥設施才能(neng)降解。此外，劍(jian)橋開發🐪的材(cái)料不需要對(duì)其構㊙️建塊進(jin)行化學修🌈飾(shì)，因此它可以(yi)在大多數自(zi)然環境中🌏降(jiàng)解。 新産品将(jiāng)由劍橋大學(xué)衍生公司 Xampla 商(shāng)業化，該公司(sī)開發一次性(xìng)塑料和微塑(su)料的替代品(pǐn)。該公司将在(zài)今年晚些時(shí)候推出一系(xì)列一次性小(xiǎo)袋和膠囊，它(ta)們可以替代(dài)日常用品中(zhōng)使用的塑料(liào)，例如洗碗片(pian)和洗衣粉膠(jiāo)囊。結果發表(biao)在《自然通㊙️訊(xun)》雜志上。 多年(nian)來，劍橋大學(xue) Yusuf Hamied 化🌂學系的 Tuomas Knowles 教(jiāo)授一直在研(yán)究蛋白質的(de)行為。他的大(dà)部分研究都(dōu)集中在蛋白(bái)質錯誤折疊(die)或“行為不當(dang)”時會發生👣什(shi)麼，以🔞及這與(yu)健康和人類(lèi)（主要是阿爾(ěr)茨海默病）的(de)關系。 我💚們通(tong)🌏常會研究功(gōng)能性蛋白質(zhi)相互作用如(rú)何讓我們保(bǎo)持健康🍉，以及(jí)不規則的相(xiàng)互作用如何(hé)與阿爾茨海(hǎi)默病有關，當(dang)前☔研究的諾(nuò)爾斯說,令人(rén)驚訝的是，我(wǒ)們的研究還(hái)可🚶以解決🈲可(ke)持續性方面(mian)的一個大問(wen)題：塑料污染(ran)。 消費品中一(yi)次性🏃‍♀️塑料🆚替(tì)代品的一個(ge)例子，通過模(mo)仿蜘蛛絲的(de)特性生産，蜘(zhī)蛛絲是自🍉然(rán)界中強的材(cái)料之一。 作為(wei)蛋白質研究(jiu)的一部🧑🏽‍🤝‍🧑🏻分，Knowles 和(hé)他的團隊開(kai)始對為什麼(me)像蜘蛛絲這(zhè)樣的材料在(zài)分子鍵如此(cǐ)弱的情況下(xia)如此堅固感(gǎn)興😍趣。我們發(fā)現，賦予蜘💯蛛(zhu)絲強度的關(guān)鍵特征之一(yi)是氫鍵在空(kong)間中以非常(cháng)高的密度規(guī)則排列，諾爾(ěr)斯說。 共同💚作(zuo)者 Marc Rodriguez Garcia 博士是 Knowles 小(xiǎo)組的博士後(hou)✌️研究員，現在(zai)是 Xampla 的研發主(zhǔ)管，他開始研(yan)究如何在其(qí)他蛋白質中(zhōng)複制這種常(chang)規自組裝。蛋(dàn)白質具有分(fen)子自組織和(hé)自🔞組裝的傾(qīng)向，特别是植(zhi)物👈蛋白質豐(feng)富，可以作為(wéi)食品工業㊙️的(de)副産品可持(chí)續采購。 對植(zhí)🏒物蛋白的🌏自(zi)組裝知之甚(shèn)少，令人興奮(fèn)的是，通過填(tian)🐅補這一知🙇🏻識(shí)空白，我們可(kě)以找到一次(cì)性塑料的替(ti)代品，該論文(wén)的作者💜、博士(shì)生 Ayaka Kamada 說。 研究人(rén)員通過使用(yong)大豆分離蛋(dan)白（一種成分(fèn)不同的蛋白(bai)質）成功複制(zhi)了👣在蜘蛛🤟絲(si)上發現的結(jié)構。因為所有(yǒu)蛋白質都是(shì)由多肽鍊構(gou)成的，在适當(dāng)的條件下，我(wo)們可以使植(zhi)物蛋白質像(xiang)蜘蛛絲一樣(yàng)自組裝，諾爾(er)斯說,在蜘蛛(zhu)中，絲蛋白溶(róng)解在水溶液(yè)❄️中，然後通過(guo)需要很少能(neng)量的紡絲過(guo)程組裝成非(fēi)常🙇🏻堅固的🔞纖(xiān)維。 其他研究(jiū)人員一直⛱️在(zài)直接使用絲(sī)綢材料作為(wéi)塑料替代品(pin)，但它們仍然(ran)是一種動💔物(wù)産品，羅德裡(li)格斯加西🐪亞(ya)說,在某種🔞程(chéng)度上，我們想(xiang)出了‘純素蜘(zhī)蛛絲’——我們創(chuang)造了沒有蜘(zhī)蛛的相同材(cái)料。 任何塑料(liào)的替代品都(dōu)需要另一🈲種(zhǒng)聚合物——自然(rán)界中大量存(cun)在的兩種聚(jù)合物是多糖(táng)和多肽。纖維(wei)素和納米纖(xiān)維素🎯是多糖(táng)，已被用于⛱️一(yi)系♌列應用，但(dan)通常需要某(mǒu)種形式的交(jiao)聯來形成堅(jiān)固的材料。蛋(dan)白質自組裝(zhuang)，可以在化學(xué)修飾的情況(kuàng)下形成像絲(sī)☂️綢這樣的堅(jiān)固材料，但它(ta)🐆們更難處理(li)。 研究人員使(shǐ)用大豆分離(lí)蛋白 (SPI) 作為他(ta)們的測試♻️植(zhí)物蛋白，因為(wei)它很容易👨‍❤️‍👨作(zuò)為大豆油生(shēng)産的副産品(pin)獲得。SPI 等📱植物(wu)蛋白難溶于(yú)水，因此很難(nán)控制它們自(zi)組裝成有序(xù)結構。 新技術(shù)使用醋酸和(hé)水的環保混(hun)合物，結合超(chao)聲波處理和(he)高⭐溫，以提高(gāo) SPI 的溶解度。這(zhè)💚種方法産生(shēng)了由氫鍵形(xing)成引導的具(ju)🔴有增強的分(fèn)子間相互作(zuo)用的蛋白質(zhi)結構。在步中(zhōng)，溶劑被去🥵除(chú)，從而形成水(shuǐ)不溶性薄膜(mó)。 該材料具有(yǒu)與低密度聚(jù)乙烯等高性(xing)能工程塑料(liào)相當的性能(néng)。它的優勢在(zai)于多肽鍊的(de)規則排列，這(zhe)意味着不💚需(xū)要化學交聯(lian)，化學交聯經(jīng)常用于提高(gāo)生物聚合物(wu)薄膜的性🔞能(néng)和抵抗力。常(chang)用的交聯劑(ji)是不可持續(xu)的，甚至可能(neng)有毒，而劍橋(qiao)開發的技術(shu)不需要有毒(du)元素。 這是我(wǒ)們十多年來(lái)一直緻😄力于(yú)研究的成果(guǒ)，即了解自然(rán)界如何♋從蛋(dàn)白質中生成(cheng)材料，Knowles 說,我們(men)并沒有着💰手(shǒu)解決可持續(xù)性挑戰——我們(men)的動機是好(hao)奇如何從弱(ruò)相互作用中(zhōng)創造出強大(da)的材料。 這裡(lǐ)的關鍵突破(pò)是能夠控制(zhì)自組裝，因此(ci)我們現在可(kě)以創造高🔞性(xìng)能材料，羅德(dé)裡格斯加💋西(xi)亞說,成為這(zhè)一旅程的😘一(yī)部分令💔人興(xìng)奮。世界上有(yǒu)一個巨大的(de)塑料污染問(wèn)題，我們🏒很幸(xìng)運能夠為此(ci)做點什麼。

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