每個人每年平均使用 30 公斤塑料。鑒于目前全球預(yù)期壽命約為 70 歲，每個人一生中將丟棄約兩公噸塑料。將其乘以地球上不斷增長的人口數(shù)量，總數(shù)是驚人的。有鑒于此，EPFL 工程學(xué)院正教授兼超分子納米材料與界面實驗室負責(zé)人 Francesco Stellacci 開始思考是否有辦法解決廢舊塑料的問題并更有效地回收利用。Stellacci 與 EPFL 生物工程研究所的 Sebastian J. Maerkl 教授建立了合作關(guān)系，他們決定共同為博士生 Simone Giaveri 提供建議，該團隊根據(jù)科學(xué)研究發(fā)表了其結(jié)論，先進材料。
在審查了現(xiàn)有的塑料回收選項后，工程師們決定想出一種全新的方法。“當我們使用可生物降解塑料時，降解過程會留下必須儲存或掩埋的殘留物。為此分配的土地越多，可用于耕種的土地就越少，并且需要考慮環(huán)境后果，因為生物降解產(chǎn)物必然會改變該地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)，”Stellacci 說。那么我們?nèi)绾尾拍芟氤鲆粋€全面的解決方案來解決回收塑料的問題呢?部分答案很可能來自大自然本身。
一條珍珠項鏈
蛋白質(zhì)是構(gòu)成我們世界的主要有機化合物之一。與 DNA 一樣，它們也是聚合物家族的一部分。蛋白質(zhì)是分子或單體的長鏈，稱為氨基酸。“蛋白質(zhì)就像一串珍珠，每顆珍珠都是一種氨基酸。每顆珍珠都有不同的顏色，顏色順序決定了串的結(jié)構(gòu)，從而決定了它的屬性。在自然界中，蛋白質(zhì)鏈分解成氨基酸成分，細胞將這些氨基酸重新組合在一起形成新的蛋白質(zhì)，也就是說，它們會產(chǎn)生具有不同顏色序列的新珍珠串，”Giaveri 說。
在實驗室中，Giaveri 最初嘗試在生物體之外復(fù)制這種自然循環(huán)。“我們選擇了蛋白質(zhì)并將它們分成氨基酸。然后我們將氨基酸放入一個無細胞生物系統(tǒng)中，該系統(tǒng)將氨基酸組裝回具有完全不同結(jié)構(gòu)和應(yīng)用的新蛋白質(zhì)，”他解釋說。例如，Giaveri 和 Stellacci 成功地將絲綢轉(zhuǎn)化為用于生物醫(yī)學(xué)技術(shù)的蛋白質(zhì)。“重要的是，當你以這種方式分解和組裝蛋白質(zhì)時，產(chǎn)生的蛋白質(zhì)的質(zhì)量與新合成的蛋白質(zhì)的質(zhì)量完全相同。事實上，你正在構(gòu)建新的東西，”Stellacci 說。
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