中科院开发了一种用蛋白质和生物降解物制成的玻璃

通过对分子末端进行化学修饰，可以使玻璃与有机废物一起分解。

　　

 

         

研究人员修改了氨基酸和多肽，然后将其制成透明玻璃。在这里，他们展示了如何将其塑造成贝壳形状。

 

标准玻璃是用无机分子制成的，主要是二氧化硅。原料在高温下熔化，然后迅速冷却。玻璃可以很容易地回收，但尽管如此，大量的玻璃最终会被填埋，在那里可能需要数千年才能分解。但氨基酸很容易被微生物分解，这意味着生物分子玻璃中的营养物质原则上可以重新加入生态系统，而不是在垃圾场里呆上好几年。

根据发表在《Science Advances》上的一项研究，研究人员已经将蛋白质的组成部分氨基酸和多肽转化为玻璃。这种生物分子玻璃不仅是透明的，而且还可以用3D打印和模具铸造。这篇论文认为，这种玻璃的生物降解速度非常快，但不适用于饮料瓶等应用，因为液体会使其分解。

“开发可再生、良性和可降解的材料对可持续发展的未来极具吸引力，”该研究报告的合著者、北京中国科学院化学家Xuehai Yan表示。西雅图华盛顿大学的材料科学家Jun Liu说:“过去没有人用生物材料尝试过这种方法。这是一个很好的发现。”

通常情况下，当氨基酸链(即多肽)被加热时，分子在融化之前就开始分裂。Yan和他的同事们修改了氨基酸的末端，以改变它们的组装方式，并阻止它们分解。在融化这些修饰过的氨基酸后，研究人员迅速对它们进行过冷——这一过程使分子低于冰点，同时使它们保持液态排列。然后，研究人员进一步冷却这种物质，使其凝固成玻璃。当它回到室温时，它仍然是固体。

这种方法可以防止氨基酸和多肽在凝固时形成晶体结构，从而使玻璃浑浊，尽管作者指出，在某些情况下，玻璃并不是完全无色的。

当研究人员将这种生物分子玻璃暴露在消化液和堆肥中时，它需要几周到几个月的时间才能分解，这取决于所使用的化学修饰和氨基酸或肽。

加州大学伯克利分校的材料科学家Ting Xu说:“这种玻璃在现阶段还只是实验室里的奇珍异物。”然而，她说这为材料研究人员开辟了一条新的探索道路。

Xu说，因为它可以生物降解，这种玻璃不适合在非常潮湿的环境中使用。有机化学键往往比无机化学键弱，所以她推测肽玻璃的硬度会比标准玻璃低。但她说，这种特性可能对柔性微型设备有益，比如显微镜的透镜。