最近發(fā)現(xiàn)的魷魚蛋白質(zhì)的顯著特性可以用傳統(tǒng)塑料無法實(shí)現(xiàn)的方式徹底改變材料，發(fā)表在Frontiers in Chemistry上的評論。這種蛋白質(zhì)起源于魷魚捕食臂的環(huán)狀牙齒，可以加工成纖維和薄膜，應(yīng)用范圍從用于健康監(jiān)測的“智能”服裝到可以減少微塑性污染的自我修復(fù)可回收織物。由這種蛋白質(zhì)制成的材料是環(huán)保和可生物降解的，使用實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)方法可實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的大規(guī)模生產(chǎn)。
“魷魚蛋白可用于生產(chǎn)包括能源和生物醫(yī)藥以及安全和國防領(lǐng)域在內(nèi)的一系列領(lǐng)域的下一代材料，”主要作者M(jìn)elik Demirel，Lloyd和Dorothy Foehr Huck捐贈仿生材料主席和主任說。美國賓夕法尼亞州立大學(xué)先進(jìn)光纖技術(shù)研究中心(CRAFT)“我們回顧了目前關(guān)于魷魚圈牙齒材料的知識，這是一種極好的塑料替代品，因?yàn)樗鼈兙哂协h(huán)保和環(huán)境可持續(xù)性。”
魷魚圈牙是全能的
隨著人類對100年塑料生產(chǎn)派對的后果的喚醒，我們開始注意大自然的警告 - 及其解決方案。
“大自然生產(chǎn)各種智能材料，具有環(huán)境感應(yīng)，自我修復(fù)和卓越的機(jī)械功能。這些材料或生物聚合物具有獨(dú)特的物理特性，在塑料等合成聚合物中不易發(fā)現(xiàn)。重要的是，生物聚合物是可持續(xù)的，可以是旨在增強(qiáng)其物理特性，“德米雷爾解釋道。
受塑料污染影響最嚴(yán)重的海洋是尋求可持續(xù)替代品的核心。來自魷魚圈齒(SRT)的新發(fā)現(xiàn)的蛋白質(zhì) - 位于魷魚吸盤上的圓形掠食性附屬物，用于強(qiáng)力捕獲獵物 - 因其卓越的性質(zhì)和可持續(xù)生產(chǎn)而受到關(guān)注。
SRT基材料的彈性，柔韌性和強(qiáng)度，以及它們的自愈合，光學(xué)，導(dǎo)熱和導(dǎo)電性能，可以通過它們可以采用的各種分子排列來解釋。SRT蛋白質(zhì)由以這樣的方式排列的結(jié)構(gòu)單元組成，即發(fā)生微相分離。這與油和水類似，但是在更小的納米尺度上。塊不能完全分離以產(chǎn)生兩個不同的層，因此產(chǎn)生分子級形狀，例如重復(fù)的圓柱形塊，無序纏結(jié)或有序?qū)印Ｐ纬傻男螤顩Q定了材料的性質(zhì)，科學(xué)家們已經(jīng)對這些材料進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，以生產(chǎn)各種用途的SRT產(chǎn)品。
在紡織工業(yè)中，SRT蛋白可以通過提供耐磨涂層來解決微塑料污染的主要來源之一，從而減少洗衣機(jī)中的微纖維侵蝕。類似地，自我修復(fù)的SRT蛋白涂層可以增加易損傷的生化植入物的壽命和安全性，以及針對化學(xué)和生物戰(zhàn)劑的保護(hù)而定制的服裝。
甚至可以將多層SRT蛋白與其他化合物或技術(shù)交錯，這可能會導(dǎo)致“智能”服裝的發(fā)展，這些服裝可以保護(hù)我們免受空氣中的污染，同時還能密切關(guān)注我們的健康。基于SRT的材料的光學(xué)特性意味著這些衣服還可以顯示有關(guān)我們的健康或周圍環(huán)境的信息。靈活的基于SRT的光子器件 - 創(chuàng)建，操縱或檢測光的組件，例如LED和光學(xué)顯示器，通常由玻璃和石英等硬質(zhì)材料制成 - 目前正在開發(fā)中。
“SRT光子學(xué)具有生物相容性和可生物降解性，因此不僅可用于制造可穿戴的健康監(jiān)測器，還可用于生物傳感和生物檢測的植入式設(shè)備，”Demirel補(bǔ)充道。
制作這部電影時沒有魷魚受到傷害
基于SRT的材料優(yōu)于合成材料和由化石燃料制成的塑料的主要優(yōu)點(diǎn)之一是其生態(tài)憑證。SRT蛋白質(zhì)便宜且易于從可再生資源中生產(chǎn)，研究人員已經(jīng)找到了一種不用捕獲魷魚就可以生產(chǎn)它的方法。“我們不想耗盡天然魷魚資源，因此我們在轉(zhuǎn)基因細(xì)菌中生產(chǎn)這些蛋白質(zhì)。這個過程基于發(fā)酵，使用糖，水和氧來生產(chǎn)生物聚合物，”Demirel解釋道。
希望基于SRT的原型很快可以更廣泛地獲得，但需要更多的開發(fā)。
Demirel解釋說，“擴(kuò)大這些材料需要額外的工作。我們現(xiàn)在正在研究這些材料的加工技術(shù)，以便我們可以在工業(yè)制造過程中使用它們。”