中荷研究人员利用玉米制成了一种类似蛛丝的生物聚合物，这种材料可在土壤中数周内降解。
一个中荷联合团队利用受蜘蛛丝启发的方法，成功将玉米转化为塑料。研究团队认为，由此产生的基于玉米蛋白的生物聚合物，可以为源自化石燃料的塑料提供一种更具可持续性的替代方案。
当今大多数塑料由石油和天然气制成，这导致了碳排放及其他污染物等诸多环境问题。塑料的使用还造成了极大的浪费，因为塑料废弃物在自然界中极难分解，进而产生微塑料。
为此，科学家多年来一直试图寻找一种可生物降解的“生物塑料”替代品，尤其是源自植物的生物聚合物。然而，这类“塑料”要么强度低、易碎，要么阻隔湿气或氧气的性能不佳。
这使得它们无法实际替代食品包装、纤维或耐用材料等用途。该团队在5月11日发表于《自然·通讯》的论文中解释道：“植物源生物聚合物有可能成为化石基聚合物的可持续替代品，但迄今为止，其较差的材料性能限制了它们的应用。”
为此，团队决定研究一种名为玉米醇溶蛋白的玉米蛋白作为潜在替代品。玉米醇溶蛋白天然存在于玉米中，是玉米加工和乙醇生产等过程的副产品。
由玉米制成，灵感源于蜘蛛
这种材料既可生物降解，又可再生，但（与其他植物源塑料一样）强度低、易碎，工业用途不大。为了克服这一缺点，团队再次从大自然中汲取灵感，研究了蜘蛛如何为蛛网制造蛛丝。
蜘蛛丝以极其强韧、柔韧、轻质和可生物降解而著称。如果能用玉米醇溶蛋白复制出类似的材料，那么由此产生的生物聚合物将为替代塑料开辟有趣的可能性。
蜘蛛在纺丝时处理蛋白质的方式十分有趣，团队力求尽可能贴近地复制这一过程。蜘蛛产丝时，其腹部的腺体会改变含水量、调控酸度、使蛋白质排列对齐，并有效地重组分子键。
这使得蛛丝内部结构非常坚固，（等重下）成为地球上抗拉强度最高的材料之一。该团队没有像制作普通塑料那样简单地熔化或化学处理玉米蛋白，而是采用受蜘蛛丝启发的方法来重组蛋白质分子。
这促使玉米醇溶蛋白分子更有效地排列和键合。正是这种排列使新型生物聚合物如此强韧。利用这种新聚合物，团队制造出纤维、薄片和薄膜，构成了一种他们称为“plantymer”的材料。
这种材料强韧而致密，能出色地阻隔水和氧气，并且至关重要的是，它可以生物降解。据团队介绍，暴露于土壤中一个月内，多达80%的材料可被分解。
它能替代塑料吗？
尽管这很有趣，但必须指出，它目前仍处于研发阶段。在这种材料真正能挑战传统塑料之前，还有许多未知问题需要解答。
例如，能否在实验室外实现规模化生产？能否在不影响粮食生产的情况下获得足够的玉米醇溶蛋白？“plantymer”的耐久性如何？长期暴露在热和光下会有怎样的反应？它在工业上有什么实际用途？
无论如何，这种新材料无疑是朝着正确方向迈出的一步。团队补充说：“我们已证明，受蜘蛛丝启发的蛋白质材料加工方法，可应用于玉米醇溶蛋白等来源充足的植物蛋白。”
您可以在《自然·通讯》期刊上查看该研究。
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