Исследователи представили необычный подход к решению одной из главных экологических проблем современности — долговечности пластика. Вместо того чтобы бороться с устойчивостью материалов, они превратили её в управляемую функцию, создав так называемый «живой пластик», внутри которого находятся активируемые микроорганизмы.
В основе разработки лежит идея встроить в полимерную структуру бактерии, способные разлагать длинные цепи пластика на более простые компоненты. Когда такие микроорганизмы находятся в состоянии покоя, материал ведет себя как обычный пластик и сохраняет свои механические свойства. Однако при активации, например под воздействием тепла и питательной среды, запускается процесс разрушения.
Ключевым элементом системы стала бактерия Bacillus subtilis, которую ученые модифицировали так, чтобы она вырабатывала сразу два фермента с разной ролью. Один из них разрезает длинные полимерные цепи на более короткие фрагменты, а второй постепенно расщепляет их до базовых строительных блоков. Такая кооперация позволила добиться того, что пластик разрушается полностью, не оставляя после себя микропластика.
В качестве основы материала использовался поликапролактон — распространённый биосовместимый полимер, применяемый в 3D-печати и медицинских изделиях. В него добавили споры бактерий, которые могут долго оставаться неактивными, не влияя на свойства материала. Но стоило создать подходящие условия — например, нагреть среду и добавить питательные вещества — как процесс деградации запускался и завершался всего за шесть дней.
Важно, что полученный материал по прочности и гибкости практически не уступает традиционным пластиковым пленкам. Это позволило ученым пойти дальше лабораторных экспериментов и создать прототипы устройств. В одном из таких примеров они изготовили носимый электрод, который корректно работал, а затем полностью разложился в течение двух недель после активации.
Авторы работы считают, что такой «программируемый» подход открывает путь к созданию пластика нового поколения, жизненный цикл которого можно заранее задать. В перспективе это может изменить подход к упаковке, электронике и медицинским материалам, где срок службы изделия ограничен, а проблема утилизации особенно остра.
Читать TechDigest в Google
