Несмотря на то, что стекло хвалят за то, что оно полностью пригодно для вторичной переработки, Агентство по охране окружающей среды США утверждает, что только около трети выброшенных стеклянных изделий фактически перерабатывается. Имея в виду эту проблему, ученые разработали новый тип биоразлагаемого стекла.
Экспериментальное стекло, созданное исследователями Китайской академии наук, состоит из двух химически модифицированных ингредиентов — или аминокислот, или пептидов. Аминокислоты — это молекулы, которые объединяются в белки, а пептиды — это короткие цепи аминокислот.
Производственный процесс начинается с нагревания порошка аминокислоты или пептида в атмосфере инертного газа до температуры выше точки температуры плавления, но не до температуры молекулярного разложения.
Этот расплавленный материал затем подвергают обработке переохлаждением, что позволяет ему охлаждаться ниже температуры, которая обычно является его температурой замерзания, без замерзания твердого вещества. Наконец, материал гасят водой, в результате чего он быстро переходит в прозрачное твердое состояние без кристаллизации.
Диаграмма с описанием производственного процесса и качеств стекла. Фото: Xing Ruirui.
В ходе лабораторных испытаний было обнаружено, что стекло демонстрирует «отличные оптические характеристики, хорошие механические свойства и гибкую технологичность», последнее относится к тому факту, что его можно легко отливать в коммерческие формы или печатать на 3D-принтере. И что важно, когда кусочки стекла компостировались, микробы в почве разрушали их в течение от трех недель до 7,5 месяцев, в зависимости от конкретных используемых аминокислот или пептидов.
Исследования на мышах также показали, что стекло безвредно биоразлагается в организме, предполагая, что его можно использовать в таких приложениях, как имплантаты для дозирования лекарств, которые не нужно удалять после того, как их работа выполнена.
«Концепция биомолекулярного стекла, помимо коммерчески используемых стекол или пластика, может лежать в основе технологии «зеленой жизни» для устойчивого будущего», — сказал ведущий ученый, профессор Ян Сюэхай (Yan Xuehai). «Однако биомолекулярное стекло в настоящее время находится на лабораторной стадии и далеко от крупномасштабной коммерциализации».
Статья об исследовании была недавно опубликована в журнале Science Advances.
Источник: Chinese Academy of Sciences.
