先进的可生物降解塑料远超其前辈

实现可持续发展社会需要开发先进的可降解塑料或聚合物，这些塑料或聚合物是由长链重复单元组成的分子。得益于大阪大学团队的努力，资源循环型社会的目标现在又近了一步，该团队通过加入可移动的交联基团开发出坚韧的可生物降解塑料。

在本月发表在《化学》杂志上的一项研究中，研究人员发现，开发具有可移动交联的聚合物不仅可以增加其强度，而且还可以在温和条件下促进酶的降解。

塑料和聚合物既需要达到理想的耐久性和强度性能，又需要具有可触发降解能力，以便分解成有用的成分以供重复使用。目前，这些因素之间存在权衡，即韧性的增加使得聚合物更难降解。研究人员利用可移动交联解决了这个问题。

可移动交联是环状环糊精，它们穿在一条聚合物链上并附着在另一条聚合物链上，使所得塑料具有更高的韧性和耐用性。环糊精无、可生物降解且广泛可用，使其成为极具吸引力的聚合物成分。

“我们采用可移动环糊精交联的聚合物设计使聚合物韧性提高了八倍以上，”该研究的主要作者刘家雄说。“由于环糊精基团有效地分散了局部应力，刚度、延展性、断裂应力和断裂应变都得到了改善。”

环糊精交联也有利于聚合物在随后的酶处理过程中的降解，因为它们的庞大结构增加了聚合物网络中的自由体积，从而改善了酶对聚合物链上目标裂解位点的接近。

“这种聚合物很容易被 Novozym 435 降解，这种酶专门攻击聚合物主链的酯键，”资深作者 Yoshinori Takashima 解释道。“庞大的环糊精交联基团的存在减少了聚合物链的缠结和聚集，从而有利于酶接近酯键进行裂解。”因此，与没有环糊精基团的聚合物相比，其生物降解性提高了 20 倍。