過程工程所開發(fā)可生物降解及生物循環(huán)再利用的新型玻璃

氨基酸和肽是內(nèi)源性生物分子，長期以來被認(rèn)為是完全環(huán)保和可生物循環(huán)再利用的。近日，過程工程所閆學(xué)海研究員團(tuán)隊(duì)以氨基酸或肽衍生物為原料，開發(fā)出一種可生物降解、生物循環(huán)再利用的新型玻璃。這種生物分子玻璃，目前仍處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。上述研究成果發(fā)表于Science Advances（DOI: 10.1126/sciadv.add8105）。

玻璃在生活中無處不在，廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。然而，商用無機(jī)玻璃，以及聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）有機(jī)玻璃不可生物降解，長期存在于環(huán)境中將帶來生態(tài)危害和社會(huì)負(fù)擔(dān)。

研究人員將氨基酸或肽衍生物在惰性氛圍內(nèi)進(jìn)行“熔融-淬火”處理，通過對加熱和冷卻速率的精確控制，在達(dá)到它們的分解溫度之前，熔化為過冷液體，最終通過淬火形成玻璃，并有效地防止了結(jié)晶。該生物分子玻璃具有優(yōu)異的玻璃成型能力和光學(xué)特性，并且適用于3D打印增材制造和模具澆筑。此外，與目前廣泛使用的商用玻璃和塑料材料相比，生物分子玻璃表現(xiàn)出較高的生物相容性、生物可降解性和生物循環(huán)再利用特性。實(shí)驗(yàn)證實(shí)，生物分子玻璃能夠被堆肥中的微生物降解和再利用。同時(shí)，將其植入小鼠模型皮下，也能逐漸被降解吸收。

圖 利用模型澆筑的生物分子玻璃照片（上）；添加了熒光染料的生物分子玻璃照片（下）

研究工作得到國家自然科學(xué)基金和中科院項(xiàng)目的支持。