研(yán)究人員創造(zào)了一種基于(yu)植物的、可持(chi)續的、可擴展(zhǎn)的材料，可以(yǐ)替代許多消(xiao)費品中的一(yī)次性塑料。 劍(jiàn)橋大學的研(yán)究人員通過(guò)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(jiè)中堅固的材(cai)料之一。這種(zhong)新材料與當(dāng)今使用的許(xu)多普通塑💘料(liao)一樣堅固，可(kě)以替代許多(duō)普通家用☔産(chǎn)品中的塑料(liào)。 這種材料是(shi)使用一種新(xīn)方法将植物(wù)蛋白組裝成(cheng)在分子水平(ping)上模拟絲綢(chou)的材料而制(zhi)成的。這種使(shi)用可持續成(cheng)分的節能方(fāng)法産生了一(yī)種類似塑☎️料(liào)的獨立薄膜(mo)，可以工📐業規(guī)模制造。不褪(tui)色的“結構”顔(ya)色可以添加(jia)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(zhǒng)基于植物的(de)、可持續的、可(ke)擴展的材料(liào)，可以替代♻️許(xu)多消費品中(zhōng)的一次性塑(su)料。 該材☂️料可(kě)在家中堆肥(féi)，而其他類型(xing)🔴的生物塑料(liao)需要工業堆(dui)肥設🏃🏻施才能(neng)降解。此外，劍(jian)橋開發的材(cai)料不需要對(dui)其構建塊進(jìn)行化學修飾(shì)，因此它可以(yǐ)在🌈大多數自(zi)然環境中降(jiang)解。 新産品将(jiang)由劍橋大學(xué)衍生公司 Xampla 商(shang)業化，該公司(sī)開🈲發一次性(xing)塑料和微👣塑(sù)料的替代品(pin)。該公司将在(zai)今年晚些時(shi)候推出一系(xi)列一次性小(xiǎo)袋和膠囊，它(tā)們可以替代(dai)日常用品中(zhong)使用的塑料(liao)，例如洗碗片(piàn)和洗衣粉膠(jiao)囊。結果發表(biǎo)在《自然通訊(xun)》雜志上。 多年(nián)來，劍橋大學(xue) Yusuf Hamied 化學系的📐 Tuomas Knowles 教(jiao)👉授一直在研(yan)究蛋白質的(de)行為。他的大(dà)👣部分研究都(dou)集中在蛋白(bai)質錯誤折疊(dié)或“行為不當(dang)”時會發生🐆什(shi)麼，以🐅及🌈這與(yǔ)健康和人類(lèi)（主要是阿爾(ěr)茨海默病🥵）的(de)關系。 我💛們通(tōng)常會研究功(gōng)能性蛋白質(zhì)相互作用如(rú)何讓我們🌈保(bao)持健康，以及(ji)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(wo)們☁️的研究還(hai)可以解決可(ke)持續性方面(miàn)的一個大問(wen)題：塑料污染(ran)。 消費品中一(yī)次性👅塑料🐇替(ti)代品的一個(gè)例子，通過模(mó)仿蜘蛛絲的(de)特性生産，蜘(zhi)蛛絲是自然(ran)界中強的材(cái)料之一。 作為(wei)蛋白質研🤞究(jiū)的一部分，Knowles 和(he)他的團隊開(kāi)始對為什麼(me)像蜘蛛絲這(zhè)樣的材料在(zai)分子鍵如此(cǐ)弱的情況下(xià)如此堅固感(gǎn)興趣。我們發(fā)現，賦予蜘蛛(zhu)絲強度的關(guan)鍵特征之😄一(yi)是氫鍵在空(kōng)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(xiao)組的博士後(hòu)研究員，現在(zai)是 Xampla 的研發主(zhǔ)管，他✂️開始研(yán)究如何在其(qí)♉他蛋白質中(zhong)複制這種常(chang)規自組裝。蛋(dàn)白質具有分(fèn)子自組織和(he)自組裝的傾(qing)向，特别是植(zhí)物蛋白質豐(fēng)富，可以作♋為(wei)食品工業😘的(de)副産品可持(chí)續采購。 對植(zhí)物蛋白👄的自(zì)組裝知之甚(shèn)少，令人興奮(fen)的是，通過填(tián)補這一知識(shi)空白，我們可(ke)以找到一次(cì)性塑料的替(tì)代品，該論文(wen)的作者、博士(shi)生 Ayaka Kamada 說。 研究人(rén)員通過使用(yong)大豆分離蛋(dàn)白（一種成分(fen)不同♉的蛋白(bái)質）成功複制(zhì)了在蜘蛛絲(sī)上發🧑🏽‍🤝‍🧑🏻現的結(jié)構。因為所有(you)蛋🏃🏻‍♂️白質都是(shi)由多肽鍊☎️構(gou)成的，在✌️适當(dāng)的條件下，我(wǒ)們可以使植(zhí)物蛋白質像(xiàng)蜘蛛絲一樣(yang)自組裝，諾♈爾(er)斯說,在蜘蛛(zhu)中，絲蛋白❄️溶(róng)解在水溶液(ye)⭐中，然🌈後通過(guo)需要很少能(neng)量的紡絲過(guo)程組裝成非(fei)常堅固的纖(xian)維。 其他研究(jiu)人員一直在(zài)直接使用絲(si)綢材✊料作為(wéi)塑料替代品(pin)，但它們仍然(ran)是一種動物(wu)産品，羅德裡(lǐ)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(chuàng)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(zhong)聚合物——自然(rán)界中大量存(cun)在的兩種聚(jù)合物是多糖(tang)和多肽。纖維(wéi)素和納米纖(xiān)維素是多糖(tang)，已被用于一(yī)系列應用，但(dan)通常需要某(mou)種形式的交(jiāo)聯來形成堅(jian)固的材料。蛋(dan)白質自組裝(zhuāng)，可以在化學(xue)修飾的情況(kuang)下形成像絲(sī)綢這樣的堅(jiān)固材料，但它(tā)們更難處理(li)。 研究人員使(shǐ)用大豆分離(lí)蛋白 (SPI) 作為他(tā)們💚的測試😄植(zhi)物蛋白，因為(wei)它很容易作(zuo)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(nan)控制它們💞自(zì)組裝成有序(xù)結構。 新技術(shu)使用醋酸和(hé)水的環保混(hun)合物，結合超(chāo)聲波處理和(he)高溫，以提高(gāo) SPI 的溶解度。這(zhe)種方法産生(sheng)了由✊氫鍵形(xing)成引導的具(ju)有增強的分(fen)子間相互作(zuò)用的蛋白質(zhi)結構。在步中(zhōng)，溶劑被去🈲除(chu)，從而⛷️形成水(shuǐ)不溶性薄膜(mo)。 該材料具有(you)與低密度聚(ju)乙🔞烯等高性(xìng)能工程塑料(liào)相當的性能(neng)。它的優勢在(zài)于多肽鍊的(de)規則排列，這(zhè)意味着不需(xu)要化學交聯(lian)，化學交聯經(jing)常用于提高(gao)生物聚合物(wù)薄膜的性🐕能(neng)和抵抗力。常(chang)用的♉交聯劑(ji)是不可持續(xu)的，甚至可能(néng)有毒，而劍橋(qiáo)開發❤️的技術(shu)不需要有毒(du)元素。 這是我(wo)們十多年來(lái)一直緻☔力于(yú)研究的成果(guǒ)，即了解自然(ran)界如何從蛋(dan)白質中生成(chéng)材料，Knowles 說,我們(men)并沒有着手(shǒu)解決可持續(xu)性挑✊戰——我們(men)💜的動機是好(hao)奇如何從弱(ruò)相互作用中(zhong)創造出強大(da)的材料。 這裡(li)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(xing)🌍能材料，羅德(dé)裡格斯加西(xī)亞說,成為這(zhe)一旅程的✌️一(yi)部分令人興(xìng)奮。世界上有(you)一個巨大的(de)塑料污染問(wèn)題，我們很幸(xing)運能夠為此(cǐ)做點什麼。

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