研(yán)究人(rén)員創造(zào)了一種(zhǒng)基于植物(wù)的、可持續的、可(kě)擴展的材料(liào)，可以替代許多消費品(pǐn)中的一次性塑料。 劍橋(qiáo)大(dà)學的研究人員通過(guò)模仿(páng)蜘蛛(zhū)絲的特(tè)性制造了一(yī)種聚合物(wù)薄(báo)膜(mó)，蜘蛛絲是自然(rán)界中堅(jiān)固的材(cái)料之一(yī)。這種新材料(liào)與當今使(shǐ)用的許多普通(tōng)塑料(liào)一樣堅固(gù)，可以(yǐ)替代許多普通家用産品(pǐn)中(zhōng)的塑料。 這種(zhǒng)材料(liào)是使(shǐ)用一(yī)種新方法将植(zhí)物蛋(dàn)白(bái)組裝成(chéng)在分(fèn)子(zǐ)水平上模(mó)拟(nǐ)絲綢(chóu)的材(cái)料而制(zhì)成的。這種使(shǐ)用可(kě)持續(xù)成分的(de)節能方(fāng)法産生了一種(zhǒng)類似塑料的獨(dú)立薄膜，可(kě)以工(gōng)業規模制(zhì)造。不(bú)褪色的“結構”顔色可以(yǐ)添加到(dào)聚合物中(zhōng)，也可(kě)以用于制造防(fáng)水塗料。 研究人(rén)員創造了一種(zhǒng)基于(yú)植物(wù)的、可持續(xù)的、可擴展(zhǎn)的材(cái)料，可以替(tì)代許多消費品中的一次性塑(sù)料。 該(gāi)材(cái)料(liào)可在(zài)家(jiā)中堆肥(féi)，而其他類型的生物(wù)塑料需要(yào)工業(yè)堆肥設施(shī)才能(néng)降解(jiě)。此(cǐ)外(wài)，劍橋(qiáo)開發的材料不(bú)需要對其構建(jiàn)塊進行化學修(xiū)飾，因此(cǐ)它可以(yǐ)在大(dà)多(duō)數自然(rán)環境中(zhōng)降(jiàng)解。 新(xīn)産品将由劍橋大學衍(yǎn)生(shēng)公司 xampla 商業化(huà)，該公司(sī)開發一次(cì)性塑(sù)料(liào)和微塑(sù)料的(de)替代(dài)品(pǐn)。該公司(sī)将在今年晚些(xiē)時候(hòu)推出一系列一次(cì)性小袋和膠囊，它們可以替(tì)代日常用(yòng)品中(zhōng)使(shǐ)用(yòng)的塑(sù)料，例(lì)如(rú)洗碗片(piàn)和洗衣粉膠囊(náng)。結果發表在《自(zì)然通(tōng)訊》雜(zá)志上。 多年來，劍橋大(dà)學 yusuf hamied 化學(xué)系的 tuomas knowles 教(jiāo)授一(yī)直在(zài)研究(jiū)蛋白質的行為。他的(de)大部分(fèn)研(yán)究都集(jí)中在蛋白質(zhì)錯(cuò)誤折疊(dié)或“行為不當”時(shí)會(huì)發生什麼，以(yǐ)及這與健康(kāng)和人類（主要(yào)是阿(ā)爾茨海默(mò)病）的(de)關系(xì)。 我們通常(cháng)會(huì)研(yán)究功(gōng)能性(xìng)蛋白質(zhì)相(xiàng)互作(zuò)用如何讓(ràng)我們(men)保持健康，以及(jí)不規則的相互(hù)作用如何(hé)與阿(ā)爾茨(cí)海默病有(yǒu)關，當前研(yán)究的(de)諾爾斯(sī)說,令人(rén)驚訝(yà)的(de)是，我們(men)的研究還(hái)可以(yǐ)解決可持續性(xìng)方面的(de)一(yī)個大(dà)問題：塑料污染(rǎn)。 消費品(pǐn)中(zhōng)一次(cì)性塑料替代品(pǐn)的一個例(lì)子，通過模(mó)仿(páng)蜘蛛絲(sī)的特(tè)性生産，蜘(zhī)蛛絲是自然界(jiè)中(zhōng)強(qiáng)的材料之(zhī)一。 作(zuò)為蛋白(bái)質(zhì)研究的一部分(fèn)，knowles 和他(tā)的團隊開(kāi)始對為什(shí)麼像蜘蛛(zhū)絲這(zhè)樣的(de)材料(liào)在分子鍵如此弱(ruò)的情況(kuàng)下如此堅(jiān)固感(gǎn)興趣(qù)。我們發現(xiàn)，賦予(yǔ)蜘蛛絲強(qiáng)度的(de)關鍵(jiàn)特征(zhēng)之一是氫鍵在(zài)空間中(zhōng)以非常(cháng)高的(de)密度(dù)規則(zé)排列(liè)，諾爾斯說(shuō)。 共同作者(zhě) marc rodriguez garcia 博士(shì)是 knowles 小組的博士後研究員，現在(zài)是 xampla 的研發主管(guǎn)，他開始研(yán)究如(rú)何在其他蛋白質中複制(zhì)這種(zhǒng)常規自(zì)組裝。蛋(dàn)白質具(jù)有分子自組織和(hé)自組(zǔ)裝的傾向，特别是植物蛋白質(zhì)豐富，可(kě)以作為(wéi)食品(pǐn)工業的副(fù)産(chǎn)品可持續采(cǎi)購。 對(duì)植物蛋白(bái)的自組裝(zhuāng)知之(zhī)甚少，令(lìng)人興奮(fèn)的是(shì)，通(tōng)過填補(bǔ)這一(yī)知識空白(bái)，我們可以找到一次性塑(sù)料的(de)替代品(pǐn)，該論文的作(zuò)者(zhě)、博士生(shēng) ayaka kamada 說。 研究人(rén)員通(tōng)過使(shǐ)用大豆分離蛋白（一種成(chéng)分不同(tóng)的蛋白(bái)質）成功複制了在蜘蛛絲上發(fā)現的結構(gòu)。因為(wéi)所有蛋白(bái)質都(dōu)是由多肽鍊構(gòu)成的(de)，在适當的條件下，我(wǒ)們可(kě)以使植物蛋白(bái)質像蜘(zhī)蛛(zhū)絲一(yī)樣自組(zǔ)裝(zhuāng)，諾爾(ěr)斯說(shuō),在蜘(zhī)蛛中(zhōng)，絲蛋白(bái)溶解在(zài)水溶液中，然後(hòu)通過需(xū)要很少(shǎo)能量的紡絲過程組裝成非常(cháng)堅(jiān)固的纖維。 其(qí)他研究人員一(yī)直在(zài)直接(jiē)使用(yòng)絲綢材(cái)料作為(wéi)塑料替代品，但(dàn)它們仍然是一(yī)種動物産品，羅德裡格斯加西(xī)亞說,在某(mǒu)種程度上(shàng)，我們想出(chū)了‘純素蜘蛛絲(sī)’——我們(men)創造了沒有蜘蛛的(de)相同(tóng)材料。 任何塑料(liào)的替(tì)代品都需(xū)要另(lìng)一(yī)種聚合(hé)物——自然界(jiè)中大量存(cún)在的兩種(zhǒng)聚合物是多糖(táng)和多肽(tài)。纖維素(sù)和納(nà)米纖維素(sù)是多糖(táng)，已(yǐ)被用(yòng)于一系列(liè)應用(yòng)，但通(tōng)常需要某種形(xíng)式的(de)交聯(lián)來形成(chéng)堅固的(de)材料。蛋白質(zhì)自組裝，可(kě)以在化(huà)學修飾(shì)的(de)情況(kuàng)下形(xíng)成像(xiàng)絲綢(chóu)這樣(yàng)的堅固材(cái)料，但(dàn)它們(men)更難(nán)處理。 研究人員(yuán)使用大豆(dòu)分離蛋白 (spi) 作為他們的測試植物蛋(dàn)白，因為(wéi)它(tā)很容(róng)易作(zuò)為大(dà)豆油(yóu)生産的(de)副産品(pǐn)獲得(dé)。spi 等植物蛋白難溶于水，因(yīn)此很難(nán)控制(zhì)它(tā)們自組裝成有(yǒu)序結構。 新(xīn)技術(shù)使用醋酸(suān)和水的(de)環保混合物(wù)，結合超(chāo)聲波處(chù)理和(hé)高溫(wēn)，以提(tí)高 spi 的溶(róng)解(jiě)度。這種方法産(chǎn)生了(le)由氫(qīng)鍵形(xíng)成引導的具有增強(qiáng)的分(fèn)子間相互作用(yòng)的蛋白質結構。在步(bù)中，溶劑(jì)被(bèi)去除，從而(ér)形成水不溶性薄膜。 該材料具(jù)有與低(dī)密度聚(jù)乙烯(xī)等(děng)高(gāo)性能(néng)工程塑料(liào)相當(dāng)的性能(néng)。它(tā)的(de)優(yōu)勢在于多(duō)肽鍊(liàn)的規(guī)則(zé)排列，這(zhè)意味着(zhe)不(bú)需要(yào)化學交聯，化學(xué)交聯(lián)經常用于(yú)提高生物聚合(hé)物薄膜的(de)性能(néng)和抵(dǐ)抗力。常用的(de)交聯劑是不可持(chí)續的，甚(shèn)至(zhì)可能有毒(dú)，而劍橋開(kāi)發的技術(shù)不需要(yào)有毒元素。 這是我(wǒ)們十(shí)多年來一(yī)直緻(zhì)力于研究(jiū)的成(chéng)果，即了解自然(rán)界如何從蛋白(bái)質中(zhōng)生成材料(liào)，knowles 說,我(wǒ)們(men)并(bìng)沒有(yǒu)着手解決(jué)可持(chí)續性挑(tiāo)戰——我們(men)的動機是好奇如(rú)何(hé)從弱相互(hù)作用中創(chuàng)造出強大(dà)的材(cái)料。 這(zhè)裡的關(guān)鍵突破(pò)是能(néng)夠控制自(zì)組裝，因此(cǐ)我們(men)現在可以創(chuàng)造(zào)高性能材料，羅(luó)德裡(lǐ)格(gé)斯加西(xī)亞說(shuō),成為這一(yī)旅程的一部分(fèn)令人興奮(fèn)。世界上有(yǒu)一個巨大(dà)的塑料污染問題，我(wǒ)們很幸運(yùn)能(néng)夠為此做點(diǎn)什麼(me)。

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