Nová samovolně rozložitelná plastová hmota z Rutgers University
Výzkumný tým z Rutgers University, jedné z nejstarších a nejprestižnějších veřejných vysokých škol v USA, oznámil úspěšné vytvoření plastu, který se může rozkládat naprogramovanou rychlostí. Tento výzkum, vedený Yuwei Gu, docentem na Katedře biochemie, byl zveřejněn v prestižním vědeckém časopise Nature minulý víkend.
Gu uvedl, že se inspirovali strukturou přírodních materiálů, s cílem, aby plast po uplynutí své životnosti zmizel. Mechanismus „časovače“ je nastaven na základě umístění chemických látek, které pomáhají rozrušit vazby plastu. Na jedné straně přestavěli plast tak, aby odhalili slabé vazebné skupiny. Na druhé straně byly podpůrné chemikálie „nainstalovány“ blízko těchto vazeb, čekající na aktivátor, který je umístí do správné pozice pro jejich rozpuštění, čímž dojde k reakci vedoucí k rozkladu plastu.
„Zjistili jsme, že změna umístění chemikálií má významný vliv na rychlost rozkladu,“ uvedl Gu. To znamená, že kontrolou umístění chemikálií může chemický tým vytvářet plast s různou rychlostí rozkladu v závislosti na týdnech, měsících nebo dokonce letech. Čím blíže je chemikálie umístěna k slabé vazbě, tím rychleji se produkt rozkládá.
Tato schopnost ladit vlastnosti plastu umožňuje přizpůsobit jeho životnost konkrétním potřebám. Například igelitka by měla existovat jen jeden den před rozložením, zatímco součásti automobilu musí být odolné po několik let. Výzkumný tým prokázal, že je možné integrovat rozložitelnost do materiálů pomocí aditiv, nebo tuto funkci aktivovat pomocí ultrafialového záření a kovových iontů pro zvýšení kontroly.
Gu přirovnává proces přestavby plastu k ohýbání papíru, přičemž je snadnější a rychlejší papír roztrhnout, pokud byl předem ohnut. „Předohýbání“ struktury při výrobě plastu způsobuje, že tento materiál se rozkládá tisíckrát rychleji, když je aktivován. Nicméně, za normálních podmínek zůstává stabilní a užitečný, protože si zachovává svou chemickou strukturu.
Počáteční laboratorní testy naznačují, že kapaliny vznikající během rozkladu nejsou toxické. Výzkumníci zdůrazňují potřebu dalších studií, aby zajistili, že neovlivňují ekosystém a aby byl materiál bezpečný po celou dobu jeho životního cyklu.
Gu přišel na tuto myšlenku při procházce v Bear Mountain Park v New Yorku, kde byl svědkem „děsivé“ úrovně plastových lahví poházených po cestě a vodní hladině. Zatímco polymerní materiály v přírodě se rozkládají, plastové materiály mohou přetrvávat po staletí, zatímco proteiny a DNA v přírodě se nehromadí v odpadu.
Polymer je dlouhý řetězec složený z mnoha opakujících se základních jednotek, což je podobné jako korálky na niti. V přírodě jsou základními složkami polymerů DNA a RNA organické sloučeniny zvané nukleotidy a u proteinů jsou to aminokyseliny. Během rozkladu, vedle pomoci bakterií, sama polymerní řetězce přírodních materiálů obsahují malé podpůrné skupiny, které rozbíjejí chemické vazby ve správný čas.
Výzkum Gu a jeho kolegů představuje přírodní plast přátelský k životnímu prostředí a otevírá nástroje pro navrhování inteligentních polymerních materiálů, které splňují potřebu rozkladu v různých oblastech.
Doposud byl tento nový materiál vytvořen a testován pouze v laboratorních podmínkách. Je zapotřebí provést další experimenty, aby se zajistila bezpečnost používání, než bude nový materiál uveden na trh.
Výzkumný tým také zvažuje, jak integrovat jejich proces s běžnými plasty a stávajícími výrobními metodami. Na základě tohoto výzkumu s plasty vyvíjejí také experimentální kapsle pro účinné uvolňování léků podle naprogramovaného času.
