Решить проблему загрязнения окружающей среды пластиковыми изделиями, которые разлагаются годами, может помочь создание «живого пластика» — материалов, наряду с полимерами содержащих активируемые микробы. Разработка описана в статье, опубликованной в ACS Applied Polymer Materials.
Авторы новой работы задались вопросом: возможно ли включить процесс разложения в жизненный цикл материала? Дело в том, что многие микроорганизмы могут расщеплять длинные полимерные цепочки на более мелкие фрагменты с помощью ферментов. Поскольку пластик состоит из полимеров, ферменты или микроорганизмы, которые их вырабатывают, можно использовать для создания «живого» пластика. Благодаря внедрению микробов пластик может «ожить» и самоуничтожиться по команде.
Предыдущие попытки в этом направлении были основаны в основном на использовании одного фермента. В этот раз ученые модифицировали Bacillus subtilis, чтобы та вырабатывала два взаимодействующих фермента, расщепляющих полимеры. Один действует как «случайный измельчитель», разрезая длинные полимерные цепи на более мелкие фрагменты, а другой медленно расщепляет эти фрагменты на мономерные строительные блоки с обоих концов.
Исследователи соединили покоящиеся споры B. subtilis с полимером поликапролактоном, чтобы защитить микробы до того, как они понадобятся. Получился «живой» пластик, по механическим свойствам похожий на обычную пленку из поликапролактона. Но при добавлении питательного бульона при температуре 50°C споры активизировались и всего за 6 дней разрушили пластик до самого основания, даже предотвратив образование частиц микропластика.
В качестве экспериментального образца ученые создали носимый пластиковый электрод из «живого» пластика и обнаружили, что он корректно работает и полностью разлагается в течение двух недель. В перспективе исследователи надеются создать способ активации спор в воде, куда сегодня попадает большая часть пластиковых отходов. Также они отмечают: хотя работа была сосредоточена только на одном полимере, ту же стратегию можно использовать и для других видов пластика, в том числе для одноразовых изделий.
