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蚕丝不仅能做被子,还能做胶囊

蚕丝不仅能做被子,还能做胶囊

科学
图片来源:pixabay

撰文 | 伊莎贝尔·肯普(Ysabelle Kempe)
翻译 | 董子晨曦
 
自人类发现蚕丝并开始通过养殖蚕茧来获取蚕丝已经过去了数千年,科学家仍然在不断发现这种非凡材料的新用途。如今,有研究者表示,蚕丝可能有助于解决一种日益严重的环境和健康问题:微塑料。微塑料是指极小的塑料碎片,且已经无处不在:从高山之巅到海底,甚至是人类血液。

多种环境微塑料是由更大分子量的材料分解而来的。但根据欧洲化学品管理局(European Chemicals Agency)的数据,大约有10%~15%的污染颗粒是被特意添加到产品中的。例如,微胶囊就会被专门用在化妆品和农业喷雾器之类的产品中,发挥保护和缓慢释放活性成分的作用

在一项发表于《微观》(Small)杂志的研究中,来自美国麻省理工学院(MIT)和巴斯夫(BASF,一家德国化学公司)在美国的子公司(BASF Corporation)的研究人员研发了一种基于蚕丝的生物可降解材料,用以替代那些微胶囊。由于对有意添加微塑料的规定日益收紧,各公司亟需这样的研究。

苏黎世联邦理工学院的环境分析化学家丹尼丝·米特拉诺(Denise Mitrano,未参与这项研究)表示,为了真正控制微塑料污染,除了在整体上减少管理不善的塑料废物之外,“我们唯一可以做的事情”就是寻找材料替代有意添加的微塑料。

MIT的工程师贝内代托·马雷利(Benedetto Marelli,这项研究的共同作者)指出,蚕丝无毒、耐加工,并且可以从低质量的废旧纺织纤维中获得。有科学家建议用其他天然化合物替代有意添加的微塑料,但是,“那些物质并不像蚕丝一样,同时拥有如此多样的优势。”马雷利说道。

研究人员通过改造现有的制造设备,用蚕丝的丝蛋白(fibroin)制造出了微胶囊,并且在这种微胶囊中包覆了一种除草剂的固体浓缩物,以及常见的护肤成分维生素C。MIT的刘慕春(这项研究的共同作者)将这些微胶囊浸泡在乙醇溶液中,通过调整浸泡时间,来调控蚕丝蛋白长链的折叠和黏合方式,以此控制微胶囊按所需的速率溶解和释放活性成分

为了具备商业竞争力,基于蚕丝的微胶囊就必须“与非生物降解的微胶囊表现相当,或者更好”,马雷利说道。比如,喷雾杀虫剂应当在除草时缓慢释放,以便不伤害农作物。他们在玉米田进行了为期6天的实验,结果显示,基于蚕丝的微胶囊喷雾对农田的损害程度要小于现有的商业产品

皮埃尔-埃里克·米勒德(Pierre-Eric Millard,这项研究的共同作者)是巴斯夫公司的一位科学家,主要从事微胶囊方面的研究。米勒德表示,尽管并不是在所有情况下蚕丝的微胶囊都能替代非生物降解的产品,但相比于他们研究过的其他替代物,它看起来更具前景。他说,如果巴斯夫继续推进这项研究,基于蚕丝的微胶囊所制成的产品可能会在几年内上市。

接下来,研究人员将尝试包覆其他类型的活性成分。对于那些必须保持液态或气态的物质,研究人员可能还需要采用不同的方法制造微胶囊。

封面图片来源:pixabay


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