Razvili plastiko, ki se po uporabi sama programirano uniči

Velik del plastičnih izdelkov v sodobni družbi je narejen za enkratno uporabo, vendar ti materiali v naravi ostanejo več sto let. Da bi rešili to okoljsko krizo, so raziskovalci v študiji, objavljeni v strokovni reviji ACS Applied Polymer Materials, ubrali povsem drugačen pristop. Ustvarili so živo plastiko z vgrajenimi mikrobi, ki jih je mogoče programirano aktivirati, da začnejo razgrajevati polimerne verige materiala takrat, ko je to potrebno.

Zhuojun Dai, eden od vodilnih avtorjev raziskave, je pojasnil, da jih je k projektu spodbudilo prav spoznanje o neskladju med dolgo življenjsko dobo klasične plastike in kratkotrajno uporabo embalaže. Zato so si zastavili vprašanje, ali bi lahko proces razgradnje vgradili neposredno v sam življenjski cikel materiala.

Ključ do uspeha tokratnega projekta leži v sodelovanju dveh različnih encimov, ki delujeta zaporedno. Prejšnji poskusi so namreč večinoma temeljili le na enem encimu, kar je bilo premalo učinkovito. Znanstveniki so gensko spremenili bakterijo »Bacillus subtilis« tako, da proizvaja dva encima za razgradnjo polimerov. Prvi encim dolge polimerne verige naključno razreže na manjše koščke, medtem ko drugi encim te manjše dele od koncev naprej natančno razgradi do njihovih osnovnih gradnikov, monomerov.

Raziskovalci so speče spore bakterije pomešali s polimerom, ki se pogosto uporablja v 3D-tiskanju in nekaterih medicinskih šivih. Te spore so znotraj materiala zaščitene in neaktivne, nastala živa plastika pa ima skoraj identične mehanske lastnosti kot običajne polikaprolaktonske folije. Ko so znanstveniki plastiki dodali hranljivo juho in jo segreli na 50 stopinj Celzija, so se spore namreč aktivirale in v samo šestih dneh material popolnoma razgradile. Ker sta encima delovala usklajeno in učinkovito, med procesom dejansko ni prišlo do nastanka delcev mikroplastike.

Kot praktični dokaz delovanja je ekipa iz te žive plastike izdelala nosljivo plastično elektrodo. Naprava je sprva delovala brezhibno, po koncu uporabe pa se je v dveh tednih popolnoma razgradila. V naslednji fazi želijo raziskovalci razviti metodo, ki bi spore aktivirala neposredno v vodi, kjer se sicer nabira največ plastičnega onesnaženja. Čeprav je raziskava trenutno osredotočena na en specifičen polimer, bi lahko isto strategijo sčasoma prilagodili tudi za druge vrste plastike, predvsem tiste za enkratno uporabo.