近日，天津大學(xué)教授仰大勇團(tuán)隊(duì)聯(lián)合中石油石化研究院，成功研發(fā)了一種新型DNA生物塑料，該塑料原料來(lái)源豐富，生產(chǎn)、使用和回收處理全過(guò)程均與生態(tài)環(huán)境友好兼容，且可以低能耗無(wú)損回收，有望在部分應(yīng)用領(lǐng)域替代石油基塑料。該成果已發(fā)表于《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》。
由生物質(zhì)DNA和離聚物為原料制備的可持續(xù)DNA生物塑料 天津大學(xué)供圖
塑料工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，我國(guó)每年進(jìn)口的石油資源約 1/3 用于合成塑料制品，塑料加工制品的產(chǎn)量和消費(fèi)量均居世界第一。然而，塑料原料提取過(guò)程耗能高、污染高，大量產(chǎn)生溫室氣體和化學(xué)副產(chǎn)物。目前全球每年產(chǎn)生幾千萬(wàn)噸塑料垃圾，且這一數(shù)字正以驚人的速度逐年增加。大量石油基塑料的廢棄是對(duì)不可再生資源的巨大浪費(fèi)，同時(shí)也極大加劇能源危機(jī)。發(fā)展可循環(huán)使用的生物基塑料成為解決塑料污染、緩解碳排放問(wèn)題的有效手段，特別是發(fā)展生態(tài)環(huán)境友好材料，成為目前學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的前沿研究熱點(diǎn)。
脫氧核糖核酸（DNA）是生命遺傳物質(zhì)，在大自然中廣泛存在，是一種取之不盡、用之不竭的生物高分子，據(jù)統(tǒng)計(jì)，地球目前DNA總儲(chǔ)量約為500億公噸。如果將其中的小部分DNA轉(zhuǎn)化為DNA塑料，理論上可以有效緩解日益增長(zhǎng)的塑料使用需求。
天津大學(xué)教授仰大勇團(tuán)隊(duì)據(jù)此開(kāi)發(fā)了低溫加工DNA生物塑料的新方法，制備了一種在生產(chǎn)、使用和回收處理過(guò)程中均與環(huán)境相兼容的新型DNA生物塑料。這種塑料的原材料包括天然DNA和離聚物，均來(lái)源于生物可再生資源。與石油基塑料熔融加工策略相比，這種新型DNA塑料的加工能耗僅不到5%。新型DNA塑料還可以通過(guò)無(wú)損回收策略制成新的塑料制品使用，也可以在DNA酶作用下實(shí)現(xiàn)可控降解。
據(jù)仰大勇介紹，現(xiàn)有的工業(yè)化設(shè)備可以快速地從植物、藻類(lèi)和細(xì)菌中大量提取生物質(zhì)DNA，利用這些設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)DNA年產(chǎn)量達(dá)數(shù)十萬(wàn)公噸，新型DNA塑料有巨大的量產(chǎn)化潛力。同時(shí)，這種塑料可折疊性和低溫穩(wěn)定性?xún)?yōu)異，可加工成多腔室微結(jié)構(gòu)，有望在生物傳感、藥物遞送和組織工程等生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。
