ينتهي الأمر بأكثر من ثمانية ملايين طن من البلاستيك في المحيطات كل عام، وهو أمر بالغ الخطورة على البيئة والصحة. يمكن أن توفر البلاستيك الحيوي القابل للتحلل بديلاً عن ذلك.

في مجلة “أنجواندت كيمي” (Angewandte Chemie)، قدم فريق بحثي، مؤخرًا، طريقة جديدة لإنتاج المواد البلاستيكية القائمة على البروتين التي يمكن معالجتها بسهولة، وقابلة للتحلل البيولوجي، والمتوافقة حيويًا، فضلاً عن امتلاكها خصائص ميكانيكية مواتية.

سواء كانت مواد تغليف، أم ألعاب، أم أغطية عضوية، أم سيارات، فإن المواد البلاستيكية القائمة على البتروكيماويات منتشرة في كل مكان، في حين أن الطلب آخذ في الازدياد، وكذلك أكوام القمامة. أظهر البلاستيك الحيوي القائم على مواد طبيعية مثل النشا، أو المواد الحيوية الاصطناعية مثل عديد حمض اللبنيك، أنه لا يمتلك تحملية، ولا توافقًا حيويًا، ولا تحللاً بيولوجيًا في معظم الحالات. بالإضافة إلى ذلك، غالبًا ما تتطلب طرق معالجة معقدة وكثيرة الاستهلاك للطاقة والمواد الكيميائية السامة.

قام فريق بقيادة “جينغجينغ لي وياوي ليو” من (الأكاديمية الصينية للعلوم، تشانغتشون، الصين)، وكذلك “بو وي” من (المركز الطبي الأول في المستشفى العام لجيش التحرير الشعبي [مستشفى 301])، بإدخال مواد بلاستيكية حيوية جديدة بخصائص يمكن تصميمها وفقًا للحاجة. وللقيام بذلك، قاموا بتطوير نوعين من البروتين الغني بالإيلاستين وأنتجوهما في مزارع بكتيرية: “البوليمرات الحيوية الشبيهة بالإيلاستين” هي عبارة عن بولي ببتيد مشابه لبروتين النسيج الضام (الإيلاستين)، وليس لديها طي محدد، مما يؤدي إلى المتانة والمرونة. ويتكون (SRT) من البوليمرات الحيوية الشبيهة بالإيلاستين، بالإضافة إلى مقاطع بلورية من بروتين الحبار بهيكل صفائح بيتا.

ترتبط البوليمرات الحيوية الشبيهة بالإيلاستين أو (SRT) بمشتق البولي إيثيلين غليكول عن طريق المجموعات الجانبية الأمينية لليسين. (يستخدم البولي إيثيلين غليكول في المستحضرات الصيدلانية من بين أشياء أخرى) إذا حدث التشابك في الماء، يمكن بعد ذلك تجفيف المادة ببساطة في قالب، والنتيجة هي بلاستيك حيوي قوي وشفاف ومقاوم للمذيبات. ويمكن أن تتنوع خواصه الميكانيكية عن طريق تغيير نسبة البولي إيثيلين غليكول. فيتيح ذلك إنتاج مواد بلاستيكية حيوية ذات قوة ميكانيكية عالية في درجة حرارة الغرفة بشكل مرغوب فيه، وبدون مواد كيميائية سامة، أو خطوات معالجة معقدة مثل: التسييل، أو البثق، أو التشكيل بالنفخ. ويتجاوز إجهاد كسرها تلك الموجودة في العديد من المواد البلاستيكية التجارية. غير أن هناك مشكلة واحدة هي أنها تتضخم في الماء.

إذا كانت البوليمرات الحيوية الشبيهة بالإيلاستين متشابكة في محلول ماء/ جلسرين، فإن المادة تتحول إلى بلاستيك حيوي ناعم ومرن. استخدم الفريق أيضًا الغزل الرطب لإنتاج ألياف حيوية قوية مثل بعض حرائر العنكبوت ذات التقنية الحيوية. يعمل إنزيم الإيلاستاز الطبيعي على تحطيم جميع المواد البلاستيكية الحيوية الجديدة القائمة على البروتين.

من الممكن صنع ألعاب باستخدام هذا البلاستيك الحيوي الجديد غير السام، الذي يمكن صبغه بألوان الطعام. ويمكن أيضًا استخدام هذه المادة لسد الجروح لأن لها تأثيرات إرقائية. ويتم فكك الغرز بالكامل في غضون أسابيع قليلة.

لتخزين المعلومات، يمكن بلمرة البوليمرات الحيوية الشبيهة بالإيلاستين مع الببتيدات التي تمت برمجتها بأكواد عن طريق تسلسل الأحماض الأمينية الخاصة بها. ويمكن قراءة المعلومات مرة أخرى من خلال التسلسل. وهذا ما سيسمح بكثافة معلومات أعلى مما هو ممكن مع تخزين بيانات الحمض النووي.

إعداد: وحدة الترجمات بمركز سمت للدراسات

المصدر: eurasiareview