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。
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、分子レベルでクモの巣を模倣する材料に植物タンパク質を組み立てる新しいアプローチを使用して作成されました。
「グリーン」フィルム
持続可能な成分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。 ポリマーを着色して、耐水性コーティングを作成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、ケンブリッジによって開発された材料は、その天然のビルディング ブロック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、助けを借りずに安全に分解されます.
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。 同社は、今年後半に一連の使い捨てサシェとカプセルを導入する予定です。 食器洗い機のタブレットや洗濯洗剤のカプセルなど、日用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 ケンブリッジ化学科の Yusuf Hamied 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」とクモの巣に関する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の問題にも対処できることを発見したのは驚きでした。」
タンパク質研究の一環として、Knowles 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。 「クモの巣に強度を与える鍵は、水素結合が空間内で非常に高密度に規則的に配置されていることであることがわかりました」とノウルズは言いました。
共著者Dr. マルク・ロドリゲス・ガルシア現在 Xampla の研究開発責任者である は、この規則的な自己組織化を他のタンパク質で複製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、特に植物タンパク質は豊富にあり、食品産業の副産物として持続的に調達することができます。
「植物タンパク質の自己組織化についてはほとんどわかっていませんが、この知識のギャップを埋めることで、他の方法を見つけることができることを知って興奮しています。 プラスチック 使い捨て」と彼は言う 鎌田彩香、記事の最初の著者。
蜘蛛の巣・・・大豆入り
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。 大豆タンパク質分離物、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、プラスチックの代替品として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. ある意味で、私たちは「ビーガン スパイダー ウェブ」にたどり着きました。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) などの植物性タンパク質は、水にほとんど溶けません。 これにより、整然とした構造で自己組織化を制御することが困難になります。 新しい技術は、SPI の溶解度を向上させるために、超音波と高温を組み合わせた環境に優しい酢酸と水のブレンドを使用します。 この方法は、水素結合形成によって駆動される分子間相互作用が強化されたタンパク質構造を生成します。 次に第２段階で溶媒を除去する。
「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
