ケンブリッジ大学の研究者は、自然界で最も強力な素材の XNUMX つであるクモの巣の特性を模倣したポリマー フィルムを作成しました。
この新しい素材は、今日使用されている多くの一般的なプラスチックと同じくらい丈夫で、多くの一般的な家庭用品のプラスチックに取って代わる可能性があります。 この材料は、植物タンパク質を分子レベルでクモの巣を模倣する材料に組み立てるという新しいアプローチを使用して作成されました。
「グリーン」な映画
持続可能な原料を使用するエネルギー効率の高い方法により、工業規模で製造できるプラスチックのようなフィルムが得られます。 ポリマーは、耐水性コーティングを作るために着色することもできます。
素材 それは自宅で堆肥化可能です、他のタイプのバイオプラスチックとは異なります。 そして最後に、ケンブリッジが開発した素材は、その天然の構成要素に化学修飾を必要としません。 「ビーガン」のクモの巣は、すべての自然環境で安全に、助けなくても劣化します。
新製品は、 ザンプラ、ケンブリッジ大学のスピンアウト企業です。 同社は今年後半に、さまざまな使い捨てサシェとカプセルを発売する予定です。 食器洗い機のタブレットや洗濯用洗剤のカプセルなど、日常の製品に使用されているプラスチックを置き換えることができます。 結果は雑誌で報告されます ネイチャー·コミュニケーションズ .
この蜘蛛の巣の秘密は? 植物性タンパク質
教授は長年にわたり、 ツォーマス・ノウルズ ケンブリッジ化学部のユスフ・ハミードは、タンパク質の挙動に関する研究を行ってきました。 彼の研究の多くは、タンパク質が「誤動作」して病気を引き起こすときに何が起こるかに焦点を当てています。 アルツハイマー病など。
「私たちは通常、タンパク質の機能的相互作用がどのように健康を維持できるか、また不規則な相互作用がアルツハイマー病にどのように関係しているかを研究しています」と、クモの巣の研究を率いたノウルズは述べています. 「私たちの研究が、主要な持続可能性の問題、つまりプラスチック汚染にも対処できることを発見したことは驚きでした。」
タンパク質の研究の一環として、Knowles 氏と彼のチームは、クモの巣のような物質が分子結合が非常に弱いにもかかわらず、なぜこれほど強いのかということに興味を持つようになりました。 「クモの巣に強さを与える鍵は、水素結合が空間に規則正しく配置され、非常に高密度に配置されていることであることがわかりました」とノウルズ氏は述べています。
共著者Dr. マルク・ロドリゲス・ガルシア現在 Xampla の研究開発責任者を務める は、この規則的な自己組織化を他のタンパク質で再現する方法の研究を開始しました。 タンパク質には分子の自己組織化と自己組織化の傾向があり、特に植物性タンパク質は豊富であり、食品産業の副産物として持続的に供給できます。
「植物タンパク質の自己組織化についてはほとんど知られていませんが、この知識のギャップを埋めることで、次のものに代わるものを見つけることができることを知ってワクワクします プラスチック 使い捨て」と彼は言います 鎌田彩香、記事の最初の著者。
蜘蛛の巣…大豆で
研究者は、クモの巣で見つかった構造を、次の方法でうまく再現しました。 ソイプロテインアイソレート、大豆油生産の副産物。 全く異なる組成のタンパク質です。
すべてのタンパク質は鎖でできているため、 ポリペプチド、適切な条件下では、植物タンパク質をクモの巣のように自己組織化することができます。 クモの場合、シルクタンパク質は水溶液に溶解し、ほとんどエネルギーを必要としない紡糸プロセスによって非常に強力な繊維に組み立てられます。
ツォーマス・ノウルズ、ケンブリッジ大学
他の研究者は、プラスチックの代わりにシルク素材を直接研究しましたが、それらはまだ動物製品です。 ある意味、私たちは「ビーガン スパイダー ウェブ」に到達しました。同じ素材ですが、ワームもクモもありません。
技術の集大成
通常、大豆タンパク質分離物 (SPI) などの植物タンパク質は水に溶けにくいです。このため、それらの自己組織化を制御して規則正しい構造にすることが困難になります。この新しい技術では、環境に優しい酢酸と水の混合物を超音波と高温と組み合わせて使用し、SPI の溶解度を向上させます。この方法では、水素結合形成によって促進される分子間相互作用が強化されたタンパク質構造が生成されます。次に、第 2 段階で溶媒が除去されます。
「ビーガンスパイダーウェブ」は、低密度ポリエチレンなどの高性能テクノポリマーと同等の性能を持っています。
これは、自然がどのようにタンパク質から物質を生成するかを理解するという私たちがXNUMX年以上取り組んできたことの集大成です. 私たちは持続可能性の課題を解決しようとしたのではありません.弱い相互作用から強い材料を作る方法への好奇心が動機となりました.
ツォーマス・ノウルズ、ケンブリッジ大学