Blæksprutte kunne være et miljøvenligt alternativ til plast

De bemærkelsesværdige egenskaber ved et nyligt opdaget blæksprutteprotein kunne revolutionere materialer på en måde, der ville være uopnåelig med konventionel plastik, finder en anmeldelse offentliggjort i Grænser i kemi . Oprindelse i de ringede tænder på en blækspruttes rovarme, dette protein kan forarbejdes til fibre og film med anvendelser lige fra 'smart' tøj til sundhedsovervågning, til selvhelbredende genanvendelige stoffer, der reducerer mikroplastikforurening. Materialer fremstillet af dette protein er miljøvenlige og biologisk nedbrydelige, med bæredygtig produktion i stor skala opnået ved hjælp af laboratoriedyrkningsmetoder.

"Blæksprutteproteiner kan bruges til at producere næste generations materialer til en række områder, herunder energi og biomedicin, samt sikkerheds- og forsvarssektoren, " siger hovedforfatter Melik Demirel, Lloyd og Dorothy Foehr Huck begavet stol i biomimetiske materialer, og direktør for Center for Research on Advanced Fiber Technologies (CRAFT) ved Penn State University, USA. "Vi gennemgik den nuværende viden om blækspruttering-tænder-baserede materialer, som er et glimrende alternativ til plast, fordi de er miljøvenlige og miljømæssigt bæredygtige."

Blæksprutte-ringtænder er all-roundere

Mens menneskeheden vågner op til efterdønningerne af en 100-års fest med plastproduktion, vi begynder at lytte til naturens advarsler – og dens løsninger.

"Naturen producerer en række smarte materialer, der er i stand til miljøfølelse, selvhelbredende og enestående mekanisk funktion. Disse materialer, eller biopolymerer, har unikke fysiske egenskaber, der ikke umiddelbart findes i syntetiske polymerer som plastik. Vigtigt, biopolymerer er bæredygtige og kan konstrueres til at forbedre deres fysiske egenskaber, " forklarer Demirel.

Havene, som har båret hovedparten af ​​plastikforurening, er i centrum for søgen efter bæredygtige alternativer. Et nyopdaget protein fra blæksprutte-ringtænder (SRT) - cirkulære rovvedhæng placeret på blækspruttes sugekopper, bruges til stærkt at gribe bytte - har vundet interesse på grund af dets bemærkelsesværdige egenskaber og bæredygtige produktion.

Elasticiteten, fleksibilitet og styrke af SRT-baserede materialer, såvel som deres selvhelbredelse, optisk, og termiske og elektriske ledende egenskaber, kan forklares med de mange forskellige molekylære arrangementer, de kan vedtage. SRT-proteiner er sammensat af byggesten arrangeret på en sådan måde, at mikrofaseseparation sker. Dette er en lignende situation som olie og vand, men på en meget mindre, nano-skala. Blokkene kan ikke adskilles fuldstændigt for at producere to adskilte lag, så i stedet skabes former på molekylært niveau, såsom gentagne cylindriske blokke, uordnede sammenfiltringer eller ordnede lag. De dannede former dikterer materialets egenskaber, og videnskabsmænd har eksperimenteret med disse for at producere SRT-baserede produkter til en række forskellige formål.

I tekstilindustrien, SRT-protein kunne adressere en af ​​hovedkilderne til mikroplastikforurening ved at give en slidbestandig belægning, der reducerer mikrofibererosion i vaskemaskiner. Tilsvarende en selvhelbredende SRT-proteinbelægning kan øge levetiden og sikkerheden af ​​skadeudsatte biokemiske implantater, samt beklædningsgenstande skræddersyet til beskyttelse mod kemiske og biologiske krigsførende stoffer.

Det er endda muligt at sammenflette flere lag af SRT-proteiner med andre forbindelser eller teknologi, hvilket kan føre til udvikling af 'smart' tøj, der kan beskytte os mod forurenende stoffer i luften og samtidig holde øje med vores helbred. De optiske egenskaber af SRT-baserede materialer betyder, at dette tøj også kan vise information om vores helbred eller omgivelser. Fleksible SRT-baserede fotoniske enheder – komponenter, der skaber, manipulere eller detektere lys, såsom LED'er og optiske skærme, som typisk er fremstillet med hårde materialer som glas og kvarts - er i øjeblikket under udvikling.

"SRT-fotonik er biokompatibelt og bionedbrydeligt, så kunne bruges til at lave ikke kun bærbare sundhedsmonitorer, men også implanterbare enheder til biosensing og biodetektion, " tilføjer Demirel.

Ingen blæksprutte kom til skade under fremstillingen af ​​denne film

En af de vigtigste fordele ved SRT-baserede materialer i forhold til syntetiske materialer og plast fremstillet af fossile brændstoffer er dets øko-legitimationsoplysninger. SRT-proteiner fremstilles billigt og nemt af vedvarende ressourcer, og forskere har fundet en måde at producere det på uden at fange en blæksprutte." om gæring og bruger sukker, vand, og oxygen til at producere biopolymerer, " forklarer Demirel.

Det er håbet, at de SRT-baserede prototyper snart vil blive tilgængelige mere bredt, men der er brug for mere udvikling.

Demirel forklarer, "Opskalering af disse materialer kræver yderligere arbejde. Vi arbejder nu på forarbejdningsteknologien af ​​disse materialer, så vi kan gøre dem tilgængelige i industrielle fremstillingsprocesser."