研(yán)究人員創造了(le)一種基于植物(wù)的、可持續的、可(ke)擴展❌的材料，可(kě)👉以替代許多消(xiāo)費品中的一次(cì)性塑料。 劍橋🔴大(da)學的研究人員(yuán)通過模仿蜘蛛(zhu)絲的特性制造(zao)了一種聚合物(wù)薄膜，蜘蛛絲是(shi)自然界中堅固(gù)的材料之一。這(zhe)種新材料與當(dāng)今📱使用的許多(duō)普通塑料一樣(yang)堅固，可以替代(dai)許多普通家用(yòng)産品中的塑料(liào)。 這種材料🎯是使(shǐ)用一種新方法(fa)将植物蛋白組(zu)裝成在分子水(shuǐ)平上模拟絲綢(chou)的材料而制成(chéng)的。這種☂️使用可(ke)持續成分的🙇🏻節(jie)能方法産生了(le)一種類似塑料(liào)的獨立薄膜，可(kě)以工🙇‍♀️業規模制(zhì)造。不褪色的“結(jié)構”顔色可以添(tiān)加到聚合物中(zhong)，也可以用于㊙️制(zhì)造防水塗料。 研(yan)究人員創造了(le)一種基于植物(wù)的、可持續的、可(ke)擴展的材料，可(ke)以替代許多🚩消(xiāo)😄費品中的一次(ci)性塑料。 該材料(liao)可在家中堆肥(féi)，而其他類型的(de)生物塑料需要(yào)工業堆肥設施(shi)才能降解。此外(wài)，劍橋開發✍️的🛀🏻材(cai)料不需要對其(qí)構建塊進行化(hua)學修飾，因此它(tā)可以在大多數(shu)自然環境中降(jiàng)解。 新産品将由(you)劍橋大學衍生(sheng)公司 Xampla 商業化，該(gāi)公司開發一次(cì)性塑料和微塑(sù)料的替代品。該(gāi)公司将在今年(nian)晚些🥵時候推✔️出(chu)一系列一次性(xing)小袋和膠囊，它(tā)們可以替代日(rì)常用品✌️中使用(yòng)的塑料，例如💋洗(xǐ)碗片和洗衣🔅粉(fěn)膠囊。結👅果發🐉表(biao)在《自然通訊》雜(za)志上。 多年來，劍(jian)橋大學 Yusuf Hamied 化學系(xi)的✉️ Tuomas Knowles 教授一直在(zài)研究蛋白質的(de)行為。他的大👌部(bù)分研究都集中(zhōng)在蛋白質錯誤(wù)折疊或“行為不(bu)當”時會發生🚶什(shí)麼，以及這與健(jian)康和人類（主要(yao)是阿爾茨海默(mò)病）的關系。 我⛱️們(men)通常會研究功(gōng)能性蛋白質相(xiang)互作用🔞如何讓(ràng)我們保持健康(kang)💋，以及不規則的(de)相互作用如何(he)與阿爾茨海默(mo)病有關，當前研(yan)究的諾爾斯說(shuo),令人驚訝的是(shì)，我們💘的研究還(hai)可以解決可持(chi)續性方面的一(yi)個大問題：塑料(liao)污染。 消費品🌐中(zhōng)一次性塑料💔替(tì)代品的一個例(li)子，通過模仿蜘(zhī)蛛絲的✏️特性生(sheng)産，蜘蛛絲是自(zì)然界中強的材(cái)料之一。 作為蛋(dàn)白質研究的一(yi)部分，Knowles 和他的團(tuan)隊開始對為什(shí)麼像蜘蛛絲這(zhè)樣的材料在分(fen)子鍵如此弱的(de)情況下如此堅(jian)固感興趣。我們(men)發現，賦予蜘🎯蛛(zhu)絲強度的關鍵(jian)特征之🌈一是氫(qīng)鍵在空間中以(yi)非常高的密⛹🏻‍♀️度(du)規則排列，諾爾(ěr)斯說。 共同作🔴者(zhe) Marc Rodriguez Garcia 博士是 Knowles 小組的(de)博士後研究員(yuán)，現在是 Xampla 的研發(fa)主管，他開始研(yan)究如何在其他(ta)蛋白質中複制(zhì)這種常規自組(zu)裝🔞。蛋白質具有(you)分子自組織和(he)自組裝的傾向(xiang)，特别是植物蛋(dan)白質豐富，可以(yǐ)作為食品工業(ye)的副産品可持(chí)續采購👌。 對植物(wù)蛋白的自組裝(zhuang)知之甚少，令人(rén)興奮的是，通過(guo)填補這一知🔞識(shí)空白，我們可以(yǐ)找到一次⛹🏻‍♀️性塑(su)料的替代品，該(gāi)論文的作者、博(bó)士生 Ayaka Kamada 說。 研究人(ren)員通過使🐅用大(da)豆分離蛋白（一(yī)種成分不同的(de)蛋白質）成功複(fú)制了在蜘蛛🙇‍♀️絲(si)上發現的結構(gòu)。因為所有蛋白(bai)質都是由多肽(tai)鍊😄構成的，在⛷️适(shì)當的條件下，我(wo)們可以使植物(wù)蛋白質像蜘蛛(zhū)絲一樣自組裝(zhuang)，諾爾斯說,在蜘(zhi)蛛中，絲蛋白🈚溶(róng)解在水溶液中(zhōng)，然♻️後通過需要(yào)很少能量的紡(fǎng)絲💋過程組裝成(chéng)非常堅固的🈚纖(xian)維。 其他研究人(ren)員一直㊙️在直接(jie)使用絲綢材料(liào)作為塑♍料替代(dài)品，但它們仍然(ran)是一種動物産(chan)品，羅德裡格斯(sī)加西亞說,在某(mǒu)種程度上，我們(men)想出了‘純素蜘(zhī)蛛絲’——我們創🔞造(zao)了🆚沒有蜘蛛的(de)相同材料。 任何(he)塑料的替代品(pǐn)都需要另一🎯種(zhong)聚合物——自然界(jiè)中大量存在的(de)兩種聚合物是(shi)多🍓糖和多肽。纖(xiān)維素和納米纖(xian)維素🔴是多糖，已(yǐ)被用于一系列(lie)應用🌍，但通常需(xū)要某種形式的(de)交聯來形成堅(jiān)固的材料。蛋白(bai)質自組裝，可以(yi)在化♋學修飾的(de)情🈲況下形成像(xiang)絲綢這樣的堅(jian)固材🍓料，但它們(men)更難處理。 研究(jiū)人員使用大豆(dòu)分離蛋白 (SPI) 作為(wei)他們的測試植(zhi)物蛋白，因為它(tā)很容易作為大(da)豆油生産的副(fù)💋産🏃‍♀️品獲得。SPI 等植(zhi)物蛋白難溶于(yu)水，因此很難控(kòng)制它們自組🐅裝(zhuang)成有序結構✍️。 新(xīn)技術使用醋酸(suān)和水的環保混(hun)合物，結合超聲(shēng)波處理和高溫(wēn)，以提🍉高 SPI 的溶解(jie)度。這🔞種方法産(chǎn)生了由♈氫鍵形(xíng)成引導的具有(you)增強的分子間(jian)相互作用的蛋(dàn)白質結構。在步(bù)中，溶劑被去👉除(chu)，從而💰形成水不(bu)溶性薄膜。 該材(cai)料具有與低密(mì)度聚乙烯等高(gao)性能工程塑料(liào)相當的性能。它(tā)的優勢在于多(duō)肽鍊的規則排(pái)列，這意味着不(bú)㊙️需要化學交♉聯(lian)，化學交聯經常(cháng)用于提高生物(wu)聚合物薄膜的(de)性能和抵🤩抗力(li)。常用☔的交聯劑(ji)是不可持續的(de)，甚至可能有毒(du)，而劍橋開發的(de)技術不需要有(yǒu)毒元素。 這是💞我(wǒ)們十多年來一(yī)直緻力🛀🏻于研究(jiū)的成果，即了解(jiě)自然界如何從(cong)蛋白質中生成(chéng)材料，Knowles 說,我🔴們并(bing)沒有着手解決(jué)可持續性挑戰(zhàn)——我們的動機是(shì)好🈲奇如何從👉弱(ruò)相互作用中創(chuàng)造出強大的🏃材(cai)料。 這裡的關💁鍵(jian)突破是能夠控(kong)制自組裝，因此(ci)我們現在可🈲以(yi)創造高性能材(cai)料，羅德裡格斯(sī)加🈲西亞說,成為(wei)這一旅程的一(yi)部分令🔞人興奮(fèn)。世界上有一個(ge)巨大的塑料污(wu)染問題，我們很(hen)幸運能夠為此(cǐ)做點什麼。

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