ابداع محققان چینی: «پلاستیک زنده» که می‌تواند خودش را از بین ببرد

پژوهشگران مؤسسه فناوری هاربین چین موفق به تولید نوعی «پلاستیک زنده» شده‌اند که می‌تواند پس از پایان عمر مفید، با یک دستور مشخص فرایند خودتخریبی را آغاز کند. این فناوری که با تلفیق پلیمرهای صنعتی و میکروب ایجاد شده، نویدبخش پایانی بر بحران جهانی پلاستیک است.

محققان با مهندسی ژنتیک باکتری «باسیلوس سابتیلیس» و ترکیب اسپورهای خفته آن با پلیمر پلی‌کپرولاکتون، پلاستیکی ساخته‌اند که نه‌تنها خواص فیزیکی نمونه‌های معمولی را دارد، بلکه می‌تواند در شرایط خاص (دمای ۵۰ درجه سانتی‌گراد و محیط مغذی) ظرف مدت ۶ روز به‌طور کامل و بدون باقی‌گذاشتن هیچ‌گونه میکروپلاستیکی تجزیه شود. این تیم حتی کارایی ماده خود را با ساخت یک الکترود پوشیدنی برای ثبت سیگنال‌های عضلانی انسان اثبات کرد که در عرض دو هفته کاملاً از بین رفت.

پلاستیک زنده با فرایند خودتخریبی

برخلاف تلاش‌های پیشین که فقط بر یک نوع آنزیم متکی بودند، محققان یک «کنسرسیوم میکروبی» یا انجمن باکتریایی را در دل پلاستیک تعبیه کردند. این سیستم شامل دو سویه مهندسی‌شده از باکتری Bacillus subtilis است که دو آنزیم مکمل ترشح می‌کنند: لیپاز Candida antarctica که وظیفه دارد زنجیره‌های پلیمری بلند را به صورت تصادفی از هم جدا و به قطعات کوچک تبدیل کند؛ و لیپاز Burkholderia cepacia که قطعات کوچک را با دقت از دو انتها می‌جود و به واحدهای پایه (مونومر) تبدیل می‌کند.

ترکیب این دو آنزیم باعث می‌شود فرایند تجزیه به قدری دقیق و کامل انجام شود که هیچ ذره میکروپلاستیکی از آن باقی نماند.

برای اثبات کارایی، محققان اسپورهای خفته را با پلی‌کپرولاکتون (PCL) که در جراحی و چاپ سه‌بعدی کاربرد دارد مخلوط کردند. پلاستیک نهایی از نظر استحکام و انعطاف کاملاً مشابه پلاستیک معمولی بود. آنها از این ماده یک دستگاه الکترونیکی منعطف ساختند که می‌توانست سیگنال‌های نوار عصب و عضله (EMG) انسان را شناسایی کند. هنگامی که این دستگاه در معرض محیط مغذی و دمای ۵۰ درجه سانتی‌گراد قرار گرفت، ظرف مدت کوتاهی ناپدید شد.

هدف بعدی دانشمندان، توسعه محرکی است که بتواند فرایند تخریب را در محیط‌های آبی (جایی که مقصد نهایی اکثر زباله‌های پلاستیکی است) فعال کند. اگرچه درحال‌حاضر روی پلی‌کپرولاکتون تمرکز شده، اما محققان تأکید دارند که این استراتژی برنامه‌ریزی‌شده بیولوژیکی قابل تعمیم به سایر انواع پلاستیک‌های پرمصرف و یک‌بار مصرف است.

یافته‌های این پژوهش در ژورنال ACS Applied Polymer Materials منتشر شده است.