我科学家用蛋白质合成玻璃 可生物降解

玻璃制品在我们生活中随处可见。

但你知道吗？一个玻璃瓶降解需要200万年。

无论是标准玻璃（主要材料为无机化合物二氧化硅），还是有机玻璃（主要材料为有机高分子材料聚甲基丙烯酸甲酯），它们都无法生物降解，长期存在于环境中，将带来生态危害和社会负担。

美国加利福尼亚州的布拉格堡，有一片花花绿绿的玻璃沙滩。上个世纪50年代，这里被作为垃圾处理厂放置废弃玻璃瓶，然后处理厂倒闭了，数以万计的玻璃瓶被遗忘在了那里。这些玻璃被太平洋的海水打磨光滑，成为了圆形的球状。为了安全，这片海域船只无法航行、近海无法开发，游客不能走上去，只能远远观看。

回收和再利用玻璃是非常重要的环保措施，而科学家们则一直想开发一种可生物降解的新型玻璃。近日，中国科学院过程工程研究所研究员闫学海团队以氨基酸或肽衍生物为原料，开发出一种可生物降解、生物循环再利用的新型玻璃。虽然这种生物分子玻璃目前仍处于实验室研究阶段，但为可持续发展材料探索开辟了一条新途径。相关研究成果发表在《科学进展》（Science Advances）上。

通常情况下，当氨基酸链（称为肽）被加热时，分子在熔化前就开始分解。研究人员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。

实验中，研究人员将氨基酸或肽衍生物在惰性氛围内进行“熔融-淬火”处理。

通过对加热和冷却速率的精确控制：加热时，让材料超过其熔点，但不完全达到其分子分解温度；冷处理时，使其冷却到低于其通常的冻结温度，但不至于完全冻结成固体。最终，材料用水淬火，使其在有效防止结晶的同时迅速形成透明的固体状态，即生物分子玻璃。

经过测试，科学家们发现这种玻璃表现出“优异的光学特性、良好的机械性能和灵活的可加工性”，即它可以很容易地被铸入商业模具或进行3D打印。

最令人瞩目的，是生物分子玻璃能够被堆肥中的微生物降解和再利用。

氨基酸很容易被微生物分解，这就意味着由其合成的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。研究人员将此生物分子玻璃碎片进行堆肥时，土壤中的微生物在3周到7.5个月内就可以将其分解，这一时长取决于所使用的特定氨基酸或多肽种类。

另外，将其植入小鼠皮下也能逐渐被降解吸收。这表明，这种玻璃可以用于药物分配植入物等应用，并且这些植入物在工作完成后不需要拿出或移除。 

然而，正因为这种生物分子玻璃可以生物降解，所以它并不适合在非常潮湿或潮湿的环境中使用，当然也不能作为饮料瓶等用途，因为液体会使它分解。

总之，这一研究是对玻璃材料的一次探索性实验。研究人员表示，“生物分子玻璃的概念，超越了商业使用的玻璃或塑料，可能为可持续发展的绿色生活技术奠定基础。”