“JACS经典文章∣DNA制备生物塑料”
文献信息：
Jinpeng Han，Yanfei Guo，Hang Wang，Kunyu Zhang，and Dayong Yang. Sustainable Bioplastic Made from Biomass DNA and Ionomers. J. AM. Chem. Soc. 2021, 143, 46, 19486-19497.
https://doi.org/10.1021/jacs.1c08888
JACS 影响因子：16.383
背景介绍
塑料在现代生活中扮演着重要的角色，目前塑料回收的发展要求很高，具有挑战性。为了缓解这种困境，一种选择是开发新的可持续生物塑料，这种材料在整个生命周期内与环境兼容。
作者报告了一种由天然DNA和生物质衍生离聚体制成的可持续生物塑料，称为DNA塑料。可持续性涉及DNA塑料的生产、使用和报废选择的各个方面:(1)原材料来自生物可再生资源;(2)可水处理策略是环境友好型的，不涉及高能量消耗，不使用有机溶剂，不产生副产品;(3)实现可回收、无损使用，显著延长塑料的使用寿命;(4)废塑料的处理遵循废塑料循环利用和温和条件下酶引发的可控降解两条绿色路线。此外，DNA塑料可以“水焊接”形成任意设计的产品，如塑料杯。这项工作提供了一种将生物基水凝胶转化为生物塑料的解决方案，并展示了DNA塑料的闭环回收，这将推动可持续材料的发展。
图文解读
图1 可持续DNA塑料的设计与制备
(C) DNA双螺旋结构形状的DNA塑料的数字照片。紫外光波长为312 nm。
(E) 塑料杯的数码照片。在没有特别说明的情况下，DNA塑料分别被SYBR green I和GelRed染色为绿色和红色。
图2 可持续DNA塑料的表征和性能
(A - C) 不同形状DNA塑料的数字照片:(A)长方体;(二)三棱柱;(C)气缸。紫外光波长为312 nm。
(D) −80°C下塑料弯曲和回收过程的数字照片。
(H) 塑料在不同条件(包括DNase I、胎牛血清和水)下的降解曲线。
(I) 塑料在不同相对湿度(RH)下孵育3天的拉伸应力-应变曲线。
(J) 不同条件下培养3天的塑料的Young系数。
图3 DNA塑料的可回收加工和再利用，紫外光波长为312 nm
(A) 塑料在水中软化过程的数码照片。
(B) SYBR Green染色DNA凝胶的荧光图像I.
(C) DNA凝胶的存储模量(G’)和损耗模量(G”)随应变的函数关系
(D)依次交替施加低(10%)和高(1000%)应变条件对DNA凝胶的恢复性能。
(E) 塑料从长方体、三棱柱到圆柱体的可回收加工数码照片。
(F) 塑料经过5次和10次再加工后的Young系数。
(G)将4块破碎塑料加工成圆柱形塑料的数码照片。
图4 可持续DNA塑料的愈合和焊接，形成三维建筑用水，紫外光波长为312 nm
(A) 分别被染成绿色和红色的两片三角形棱柱状塑料的愈合过程的数码照片。
(D) 4块塑料拼图的愈合过程数码照片。分别用GelRed、SYBR green I、碳点和荧光素将拼图染成红色、绿色、蓝色和绿色。
(F) 塑料在DNase I溶液(5 U/μL)中降解的数码照片。
图5 可持续DNA塑料的未来展望和挑战
(D) DNA塑料和其他生物基塑料的生产周期分析。
(E - G) DNA塑料(E)、聚乳酸(F)和聚苯乙烯(G)的雷达图。
文章链接 ：
https://doi.org/10.1021/jacs.1c08888
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