塑料的發(fā)明極大地便利了我們的日常生活。但是，大規(guī)模塑料垃圾的產(chǎn)生以及不當(dāng)?shù)乃芰咸幚矸绞剑顾芰侠ㄒ簿褪前咨廴荆┏蔀楫?dāng)下最嚴(yán)峻的環(huán)境問題之一。
塑料垃圾問題之所以難以解決，主要是石油基塑料在自然界中需要上百年才能降解，這給土壤和環(huán)境造成了污染。要想從源頭解決“白色污染”，應(yīng)該用可降解塑料，如用聚乳酸（PLA）代替石油基塑料。
為了加快可降解塑料的降解速度，我國(guó)科學(xué)家發(fā)明了一種“活”塑料，通過對(duì)微生物進(jìn)行基因編輯，使其產(chǎn)生具備耐受極端環(huán)境能力的芽孢，在特定條件下分泌塑料降解酶，并通過塑料加工方法將芽孢包埋在塑料基質(zhì)中。
在日常環(huán)境中，芽孢保持休眠狀態(tài)，塑料保持穩(wěn)定的使用性能，只有在特定條件下（如表面侵蝕、堆肥），塑料中的芽孢才會(huì)被激活并啟動(dòng)降解程序，完成塑料的完全降解。
有一類生物來源的高分子聚合物，自然界中存在能夠快速降解它們的微生物和酶，可以在不到一年的時(shí)間內(nèi)自然降解這些聚合物，它們被稱為“可降解塑料”，如聚乳酸（PLA）、聚己二酸/對(duì)苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）、聚羥基脂肪酸（PHA）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）、聚碳酸酯（PCL）等。
目前，使用可降解塑料代替石油基塑料，已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外的發(fā)展趨勢(shì)，例如超市有償提供的可降解塑料袋、餐飲行業(yè)的可降解塑料吸管，以及醫(yī)院做手術(shù)用的可降解手術(shù)縫線（不需要拆線）等。
要想提高可降解塑料的降解速度，就要增加降解酶的數(shù)量。將降解酶放到塑料中，在塑料被廢棄的時(shí)候自動(dòng)釋放出降解酶，提高降解速度。不過，如何把降解酶保存到塑料中，并保證平時(shí)使用時(shí)不降解，廢棄時(shí)才啟動(dòng)降解呢？科研工作者們想到了細(xì)菌的一個(gè)特殊結(jié)構(gòu)——芽孢。
自然界通過億萬年的演化，使諸多微生物進(jìn)化出了抵抗惡劣環(huán)境條件的能力。當(dāng)不再適合生物生存和繁殖的極端環(huán)境到來時(shí)，細(xì)菌就會(huì)轉(zhuǎn)變成芽孢的形式，這種轉(zhuǎn)變可以讓細(xì)菌獲得超強(qiáng)的抵御能力。芽孢可以忍受極端的干燥、溫度和壓力，而這些極端環(huán)境恰好存在于塑料加工的環(huán)境中。
因此，中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院戴卓君團(tuán)隊(duì)提出，通過合成生物學(xué)方法改造枯草芽孢桿菌，將可控分泌塑料降解酶（洋蔥霍爾德菌脂肪酶，Lipase BC）的基因線路導(dǎo)入枯草芽孢桿菌，并在二價(jià)錳離子的環(huán)境中，迫使枯草芽孢桿菌“休眠”，形成芽孢形態(tài)。
產(chǎn)生的芽孢同樣帶有編輯的基因線路，并且相比于細(xì)菌還具備了針對(duì)高溫、高壓、有機(jī)溶劑和干燥的耐受性。研究團(tuán)隊(duì)通過將基因工程改造的芽孢溶液與聚碳酸酯（PCL）塑料母粒直接混合，通過高溫熔融擠出或者有機(jī)溶劑方法制備了一系列含有芽孢的塑料。
在物理性能方面的各項(xiàng)測(cè)試中，“活”塑料與普通塑料（PCL）在屈服強(qiáng)度、應(yīng)力極限、最大形變量和熔點(diǎn)等參數(shù)上均沒有顯著區(qū)別。在不需要任何其他外源制劑的加入下，土壤環(huán)境中，“活”塑料能夠在25天-30天內(nèi)被完全降解，而傳統(tǒng)可降解塑料（PCL）則需要55天左右才能被降解至肉眼不可見。
為了驗(yàn)證系統(tǒng)的普適性，研究人員繼續(xù)嘗試了其他的塑料體系，將芽孢與聚丁二酸丁二醇酯（PBS）、聚己二酸/對(duì)苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）、聚乳酸（PLA）、聚羥基脂肪酸（PHA）以及聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET）等聚合材料進(jìn)行混合加工，制備了相應(yīng)的“活”塑料。
研究人員還將“活”塑料置于常見的碳酸飲料環(huán)境中浸泡2個(gè)月，在沒有外界作用的情況下，“活”塑料能夠保持穩(wěn)定的外形，說明活體塑料能夠像傳統(tǒng)塑料一樣正常使用，只有在它們被破壞或被廢棄時(shí)，才會(huì)啟動(dòng)降解程序。這項(xiàng)研究為新型可生物降解塑料的開發(fā)提供了新的視角和方法，有望助力解決當(dāng)下的塑料污染困境。
結(jié)語
“活”塑料的發(fā)明為解決塑料垃圾（白色污染）這一全球性難題提供了新的思路和解決方案。通過生物工程技術(shù)，科學(xué)家們成功地將微生物的自然進(jìn)化優(yōu)勢(shì)與現(xiàn)代材料科學(xué)相結(jié)合，創(chuàng)造出一種能夠在特定條件下自主降解的塑料。這一創(chuàng)新成果不僅在理論上展示了可持續(xù)發(fā)展的可能性，也在實(shí)踐中為減少塑料垃圾的環(huán)境影響帶來了切實(shí)的希望。
然而，“活”塑料的推廣和應(yīng)用仍需克服諸多挑戰(zhàn)，包括生產(chǎn)成本、技術(shù)成熟度以及大規(guī)模應(yīng)用的社會(huì)接受度等問題。只有在科技進(jìn)步與政策引導(dǎo)的雙重推動(dòng)下，這一新型材料才能真正走向市場(chǎng)，成為應(yīng)對(duì)“白色污染”的利器。
未來，我們期待更多這方面的科技創(chuàng)新，從源頭上減少塑料污染，實(shí)現(xiàn)人與自然和諧共生。讓我們共同努力，為保護(hù)地球環(huán)境貢獻(xiàn)力量。
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