研究人員創造了(le)一種基于植物的(de)、可持續的、可擴展(zhan)的材料，可以替代(dai)許多消費品中的(de)一次性塑料。 劍橋(qiao)💯大學的研究人員(yuán)通過模仿蜘蛛絲(sī)的特性制造了一(yī)種聚合物薄膜，蜘(zhī)蛛絲是自然界中(zhong)堅固的材料之一(yī)。這種新材料與當(dang)今使用的許多普(pu)通塑料一樣堅固(gu)，可以替代許多普(pǔ)通家用産品中的(de)塑料。 這種材料是(shi)使用一種新方法(fa)将植物蛋白組裝(zhuang)成在分子水平上(shàng)🚶模拟絲綢的材料(liao)而制成的。這種🛀使(shi)🤞用可持續成分的(de)🔞節能方法産生了(le)♉一種類似塑料的(de)獨立薄膜，可以工(gōng)業規模🆚制造。不褪(tui)色的“結構⭐”顔色可(kě)以添加到聚合物(wu)🌈中，也可以用于☀️制(zhì)造防水塗料。 研究(jiū)人員創造了一種(zhǒng)基于植物的、可持(chi)續的、可擴展的材(cai)料，可以替代許多(duo)消費品中的一次(cì)性塑料。 該材料可(ke)在家中堆肥，而其(qí)他類型的生物塑(sù)料需要工業堆肥(féi)設施才能降解。此(ci)外，劍橋開發的🌏材(cai)料不需要對其構(gòu)建塊進行化學修(xiū)飾，因此它可以在(zài)大多數自然環境(jìng)中降解。 新産品将(jiāng)由劍橋大學衍生(shēng)公司 Xampla 商業化，該公(gong)司開發一次性塑(su)料和微塑料的替(tì)代品。該公司将在(zai)今年晚些時候推(tui)出一系列一次🔴性(xìng)小袋和膠囊，它們(men)可以替代日常用(yòng)品中使用的塑料(liao)，例如洗碗片和洗(xǐ)衣粉膠囊。結果發(fa)表在《自然通訊》雜(zá)志上。 多年來，劍橋(qiáo)大學 Yusuf Hamied 化學系的 Tuomas Knowles 教(jiāo)授一直在研究蛋(dan)白質的行為。他的(de)大💯部分研究✉️都集(ji)中在蛋白質錯誤(wu)折疊或“行為不當(dāng)”時會發生什麼，以(yǐ)及這與健康和人(ren)類（主要是阿爾茨(ci)海默病🆚）的關系。 我(wo)們通常會研究功(gong)能性蛋白質相互(hù)作用如何讓我們(men)保持健康，以及不(bú)規則的相互作用(yòng)如何與阿爾茨海(hǎi)默病有關，當前🌍研(yán)究的諾爾斯說,令(lìng)人驚訝的是，我們(men)🐇的研究還可以解(jiě)決可持續性方面(mian)的一個大問題：塑(su)料污染。 消費品🐉中(zhong)一次性✉️塑料替代(dài)品的一個例子，通(tōng)過模仿蜘蛛絲的(de)特性生産，蜘蛛絲(sī)是自然界中強的(de)材料之一。 作為蛋(dàn)白質研究的一部(bù)分，Knowles 和他的團隊開(kāi)始對為什麼像蜘(zhī)蛛絲這樣的材料(liao)在分子鍵如此弱(ruò)的情況下如此堅(jiān)固感興趣。我們發(fa)現，賦予蜘💚蛛絲強(qiáng)度的關鍵特征之(zhī)一是氫鍵在空間(jiān)中以非常高的密(mì)度規則排列，諾爾(er)斯說。 共同作者 Marc Rodriguez Garcia 博(bó)士是 Knowles 小組的博士(shì)🔞後研究員，現在是(shì) Xampla 的研發主管，他開(kai)始研究如何在其(qí)他蛋白質中複制(zhi)這種常規自組裝(zhuang)。蛋白質具有分子(zǐ)自組織和自組裝(zhuang)的傾向，特别是植(zhí)物蛋白質豐富，可(ke)以作為食品工業(yè)的副産品可持續(xu)采購♈。 對植物蛋白(bái)的自組裝知之甚(shèn)少，令人興奮的是(shi)，通過填補這一知(zhi)⭐識空白，我們可以(yi)找到一次性塑料(liao)的替代品，該論文(wén)的作者、博士生 Ayaka Kamada 說(shuō)。 研究人員通過使(shi)用大豆分離蛋白(bai)（一種成分不同的(de)蛋白質）成功複制(zhi)了在蜘蛛絲上發(fā)現的結構。因為所(suo)有蛋㊙️白質都是由(yóu)多肽鍊構成的，在(zài)📞适當的條件下，我(wo)們可以使植物蛋(dan)白質😘像蜘蛛絲一(yi)樣自組裝，諾🌍爾斯(sī)說,在蜘蛛中，絲蛋(dàn)白溶解在水溶液(ye)中，然後通過需要(yao)很少能量的紡絲(si)🚶‍♀️過程組裝成非常(chang)🌈堅固的纖維。 其他(tā)研究人員一直在(zài)直接使用絲綢材(cai)💔料作為塑料替代(dài)品，但它們仍🌂然是(shi)一種動物産品，羅(luo)🔆德裡格斯加西亞(ya)說,在某種程度上(shàng)，我們想出了‘純素(sù)蜘蛛絲’——我們創造(zào)了沒有蜘蛛的相(xiàng)同材料。 任何塑料(liào)的替代品都需要(yào)另一種聚合物——自(zi)然界中大量存在(zài)的兩種聚合物是(shì)多糖和多肽。纖維(wéi)素和納米纖維素(su)💃🏻是多糖，已被用于(yú)一系列應用，但通(tōng)常💋需要某種形式(shi)的交聯來形成🍓堅(jian)固的材🐅料。蛋白質(zhì)自組🛀裝，可🔅以在化(hua)學修飾的情況下(xià)形成像絲⭕綢這樣(yàng)的堅固材料，但它(ta)們更難處理。 研究(jiu)人員使用大豆分(fèn)離蛋白 (SPI) 作為他們(men)的測試植物蛋白(bái)，因為它很容易作(zuo)為大豆油生産的(de)副産品獲得。SPI 等植(zhi)物蛋白難溶于水(shui)，因此很難控制它(ta)們自組裝成有序(xu)結構。 新技術使用(yong)醋酸和水的環保(bao)🛀混合物，結合超聲(sheng)波處理和高溫，以(yi)提高 SPI 的溶解度。這(zhe)種方法産生了由(you)氫鍵形成引導的(de)具💚有增強的分子(zi)間相互作用的蛋(dàn)白質☂️結構。在步中(zhōng)，溶劑被去除，從而(er)形成水不溶性薄(bao)膜。 該材料具有與(yǔ)低密度聚乙烯等(deng)🔞高性能工程塑料(liao)相當的性能。它🔴的(de)優勢在于多肽鍊(lian)的規則🐪排列，這意(yì)味着不需要化學(xue)交聯，化學交聯經(jing)㊙️常用于提高生物(wù)聚合物薄膜的性(xing)能和抵抗力。常用(yong)的交聯劑是不可(kě)持續💃🏻的，甚至可能(neng)有毒，而劍橋開發(fa)的技術不需要有(you)毒元素。 這是我們(men)十多年來一直緻(zhi)㊙️力于研究的成果(guo)，即了解自然界如(ru)何從蛋白質中生(sheng)📐成材料，Knowles 說,我們并(bìng)沒有着手解決可(ke)持續性挑戰——我們(men)的動機是好奇如(rú)何從弱相互作用(yong)中創造出強大的(de)🥵材料。 這裡的關❤️鍵(jiàn)突破是能夠控制(zhì)自組裝，因此我們(men)現在可以創造高(gao)性能材料，羅德裡(lǐ)格斯加西亞說,成(chéng)為這一旅程的一(yi)部分令人興奮。世(shì)界上有一個巨大(dà)🙇‍♀️的塑料污染問題(tí)，我們很幸運能夠(gòu)為此做點什麼。

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