Výzkumný čínský tým vyvinul »živé plasty«, které lze naprogramovat tak, aby se samy rozložily

Mnoho plastových předmětů je vyrobeno pro jednorázové použití, ale jejich materiály mohou v prostředí zůstat roky nebo dokonce staletí. Vědci nyní zkoumají jiný přístup: živé plasty, materiály obsahující mikroorganismy, které lze aktivovat k rozkladu polymeru, když už není potřeba.

Ve studii publikované v časopise ACS Applied Polymer Materials výzkumný tým použil dva spolupracující bakteriální kmeny k úplnému rozkladu plastu za pouhých šest dní, aniž by produkoval mikroplasty.

Zhuojun Dai, jeden z hlavních autorů studie, vysvětluje: »Zjištění, že tradiční plasty přetrvávají v životním prostředí po staletí, zatímco mnoho jejich aplikací, jako například obaly, má velmi krátkou životnost, nás vedlo k otázce: Mohli bychom proces degradace integrovat přímo do životního cyklu materiálu?«

Živé plasty mohou fungovat, když jsou spory v dormantním stavu, a rozkládat se, když jsou spory aktivovány. Účinnost degradace jednotlivých kmenů Bacillus a systému s jedním enzymem však zůstává omezená. Abychom se s touto výzvou vypořádali, navrhli jsme živý plast se sporami. Bacillus subtilis jsou odděleně programovány indukovatelným genovým obvodem schopným vylučovat dva komplementární enzymy degradující plasty: lipázu Candida antarctica, zodpovědnou za štěpení náhodného řetězce, a lipázu Burkholderia cepacia, zodpovědnou za procesivní depolymerizaci a pod tlakem pro sporulaci. Vložení těchto dvou sporových společenstev do polymerní matrice neohrožuje mechanické vlastnosti materiálu. Aktivace spor je dosažena řízeným zahříváním. 

Plasty se hojně používají, ale jejich odolnost vůči degradaci vedla k vážným environmentálním a ekologickým problémům. Nedávný pokrok v syntetické biologii umožnil vývoj živých plastů se sporami. 

Spolupráce enzymů

Předchozí snahy se spoléhaly primárně na jediný enzym. Vědci se snažili proces zefektivnit.

Geneticky modifikovali bakterii Bacillus subtilis tak, aby produkovala dva enzymy, které fungují postupně:

První enzym štěpí dlouhé polymerní řetězce na menší segmenty v náhodných bodech.

Druhý enzym štěpí tyto menší fragmenty od jejich konců, dokud nejsou přeměněny na základní stavební bloky (monomery).

Vědci zkombinovali dormantní spory B. subtilis s polykaprolaktonem (PCL), polymerem často používaným v 3D tisku a některých chirurgických stezích. Spory zůstaly chráněné a dormantní, dokud nebyly aktivovány.

Výsledný »živý plast« vykazoval mechanické vlastnosti podobné vlastnostem konvenčních polykaprolaktonových membrán. Když vědci přidali živný roztok zahřátý na 50 °C, spory se aktivovaly a plast se během šesti dnů zcela rozložil na základní složky. Protože oba enzymy fungovaly synergicky a vysoce efektivně, proces během rozkladu materiálu neprodukoval mikroplasty.

Úspěšný test

Jako první demonstraci technologie tým sestrojil nositelnou elektrodu z živého plastu. Zařízení během používání fungovalo normálně a poté se během dvou týdnů zcela degradovalo.

Vědci nyní plánují vyvinout způsob, jak aktivovat spory ve vodě, kde končí velká část plastového znečištění. Ačkoli se výzkum zaměřil na jeden konkrétní polymer, stejná strategie by se v budoucnu mohla přizpůsobit i jiným typům plastů, včetně mnoha materiálů používaných v jednorázových výrobcích.

Ioannis Sideropulos

REKLAMA
SOUVISEJÍCÍ ČLÁNKY

OSN: Jedinečné setkání státníků v New Yorku je příležitostí obrousit hrany konfliktů

Donald Trump se tento týden chystá přivítat čínského prezidenta Si Ťin-pchinga, což bude jejich druhý summit v roce 2026. Od...

Čínský prezident ve středu navštíví Spojené státy americké

Čínský prezident Si Ťin-pching odcestuje na oficiální návštěvu Spojených států od středy do pátku, potvrdilo ministerstvo zahraničí ČLR. »Na pozvání...

Tři miliardy na zemědělský výzkum. NKÚ zjistil, že ministerstvo neví, jaký má přínos v praxi

Ministerstvo zemědělství v letech 2017 až 2025 rozdělilo na podporu aplikovaného výzkumu 3,29 miliardy korun. Nejvyšší kontrolní úřad (NKÚ)...

Divocí psi urazili 4 tisíce kilometrů, aby si našli partnera

Smečka afrických divokých psů dokončila rekordní cestu dlouhou 4000 km napříč Zambií. Odborníci tvrdí, že jde o nejdelší zaznamenanou...

Čína: Odsuzujeme americké sankce vůči Rusku. Přijmeme veškerá nezbytná opatření

Čína ostře reagovala na podpis Donalda Trumpa pod novým americkým zákonem, který posiluje sankce proti Rusku a rozšiřuje restriktivní opatření proti Íránu. Čínské...

DALŠÍ NOVINKY

Kandidát na pražského primátora Vlček: Antikomunismus vychází ze zkreslené interpretace dějin

»Jsem si vědom toho, že nejsme jednoduchá volba. Ale jsem přesvědčen, a dosavadní zkušenost mi to jenom potvrzuje, že...

Po rozhovoru s Lavrovem si americký ministr Rubio vzpomněl na SSSR

Kontakty mezi Spojenými státy a Ruskem, podobně jako dříve mezi USA a Sovětským svazem, mohou podle amerického ministra zahraničí...

Baník se trápil v poháru. A rozhodl až před koncem prodloužení

Baník Ostrava se v domácím poháru pořádně nadřel. Na hřišti druholigového Kladna vybojoval v dohrávce 3. kola postup až...

USA prosí o dohodu, Írán klade tři podmínky pro Hormuz

Washington chce dohodu, Teherán zvyšuje laťku - diplomatické okno v New Yorku se znovu otevřelo, ale obě strany jsou...

Průzkum pro Prahu a střední Čechy: dvě třetiny obcí nemají dost nájemního bydlení

Praha a Středočeský kraj patří k regionům s největším nedostatkem nájemního bydlení v Česku. Jeho současnou kapacitu považuje za...

Narozeninová autogramiáda. Exprezident Zeman přijal pozvání koalice Domov je Znojmo

Třetí prezident České republiky Miloš Zeman navštíví před svými 82. narozeninami Znojmo. Na pozvání koalice Domov je Znojmo se...

Babí léto je potvrzeno! Na počátku příštího týdne bude až 25 stupňů

Babí léto je jistotou! Podle Českého hydrometeorologického ústavu (ČHMÚ) začne výraznější oteplování už o víkendu a teplé, slunečné počasí...

Podzimní virózy hlásí nástup! Češi chybují při smrkání, kašli i srážení horečky

Rýmou nebo kašlem na podzim onemocní značná část dospělých a většina dětí navštěvujících kolektiv. Ve většině případů stojí za...

SPD jsou náckové? Média nálepkují a výsledkem je děsivá nenávist, tvrdí lídr kandidátky na Praze 8 Novák

»Každá koruna investovaná do sportu se rozhodně vrátí ve zdraví všech dětí i dospělých,« říká v rozhovoru pro iportaL24.cz Vítězslav...

Analýza: Již starověcí Egypťané zápasili s klimatickými změnami

Nic nového pod Sluncem. Klimatické výkyvy či změny se projevovaly po celou dobu historie Země. Vědci dnes analyzují uhlík...