Добавь сайт в закладки нажми CTRL+D
Чтобы проверить технологию, учёные собрали из нового материала носимый электрод. Гаджет отработал свой срок, а после активации бесследно исчез за две недели. Главное достижение — комбинация двух штаммов бактерий. В тандеме они расщепляют базовый полимер всего за 6 дней.
Программируемый срок службы пластика
Биологи давно знают, что некоторые микроорганизмы выделяют ферменты, способные разрывать длинные полимерные цепи.
Эту идею и довели до логического финала: если пластик — это полимер, нужные бактерии можно «зашить» в него ещё на заводском конвейере.
«Бактерии заставляют пластик «ожить» и исчезнуть по нашему сигналу. Долговечность больше не проблема экологии, теперь это просто настраиваемая функция», — объясняет соавтор исследования Чжоцзюнь.
Обычная пластмасса лежит в земле сотни лет, хотя пакет или бутылка нужны нам от силы пару дней. Этот абсурд и заставил команду учёных встроить таймер распада прямо в структуру материала.
Пластиковый мусор давно спровоцировал глобальный кризис. Но скачок в развитии синтетической биологии подсказал выход: «живой пластик» со спящими внутри спорами может изменить ситуацию.
Интеграция микробных консорциумов
Пока споры спят, материал остаётся абсолютно прочным. Распад начинается только после чёткой команды.
Раньше учёные уже пытались использовать одиночные штаммы Bacillus subtilis (Сенная палочка) или отдельные ферменты, но результаты разочаровывали.
«Мы пошли дальше и встроили в пластик целый микробный консорциум, — рассказывают авторы проекта. — Бактерии Bacillus subtilis запрограммировали так, чтобы они выделяли два разных фермента».
Первый — липаза Candida antarctica — хаотично рубит полимерные цепи. Второй — липаза Burkholderia cepacia — методично разбирает остатки и включается на этапе спорообразования.
Для эксперимента спящие споры Bacillus subtilis смешали с поликапролактоном. Это популярный полимер, из которого делают хирургические нити и пластик для 3D-принтеров. Такая оболочка надёжно защитила микроорганизмы до нужного часа.
От гибкой электроники до упаковки
Внешне и на ощупь новый «живой пластик» ничем не отличается от обычных плёнок из поликапролактона.
Чтобы запустить утилизацию, кусок материала бросили в питательный бульон, нагретый до 50 °C. Споры тут же проснулись и разобрали полимер на базовые элементы всего за 6 дней.
Тандем ферментов сработал идеально: никакого опасного микропластика после распада не осталось. Как доказательство концепции, инженеры напечатали гибкие биоразлагаемые электроды для считывания мышечных импульсов. Датчики честно отслужили свой ресурс и растворились за 14 дней.
Секрет успеха — в грамотном разделении. Если прежние технологии опирались на один фермент, то теперь их два. Первый работает как ножницы, нарезая длинные цепи на случайные куски. Второй аккуратно «откусывает» мономеры с концов образовавшихся фрагментов.
В будущем учёные хотят научить споры просыпаться в обычной воде, ведь именно там скапливаются горы мусора. И хотя пока тесты шли только на поликапролактоне, технологию легко перенести на другие виды пластмасс.
Если метод адаптируют для одноразовой упаковки, это полностью перевернёт мировую индустрию переработки.
Поделись видео: