Zaprogramowana autodestrukcja: plastikowy polimer znika w 6 dni dzięki bakteriom
Współczesna gospodarka odpadami mierzy się z drastyczną dysproporcją między czasem użytkowania produktów z tworzyw sztucznych a okresem ich degradacji, który może trwać stulecia. Większość dostępnych obecnie polimerów biodegradowalnych w rzeczywistości rozpada się jedynie na mikroplastik, który trwale zanieczyszcza ekosystemy i przenika do łańcuchów pokarmowych. Dotychczasowe próby tworzenia materiałów zawierających enzymy rozkładające polimery często kończyły się niepowodzeniem ze względu na niską wydajność pojedynczych katalizatorów, które nie były w stanie doprowadzić do pełnej mineralizacji struktury plastiku.
Zespół badawczy pod kierownictwem Zhuojun Dai, w skład którego weszli m.in. Chenwang Tang i Jin Geng, opublikował na łamach czasopisma „ACS Applied Polymer Materials” wyniki prac nad nowatorskim materiałem na bazie polikaprolaktonu (PCL). Jest to polimer powszechnie stosowany w medycynie, m.in. do produkcji szwów chirurgicznych oraz w druku 3D. Naukowcy wbudowali w strukturę PCL uśpione zarodniki zmodyfikowanej bakterii Bacillus subtilis. Kluczem do wysokiej efektywności procesu okazało się zastosowanie systemu dwóch współpracujących enzymów produkowanych przez te mikroorganizmy. Pierwszy z nich przecina długie łańcuchy polimerowe w przypadkowych miejscach, tworząc krótsze fragmenty, natomiast drugi działa selektywnie od końców tych łańcuchów, rozkładając je całkowicie do podstawowych monomerów. Dzięki tej sekwencyjnej metodzie materiał znika w całości, nie pozostawiając po sobie żadnych mikrocząstek.
Proces degradacji jest cechą programowalną. Bakterie są przechowywane w formie odpornych sporów, co pozwala „żywemu plastikowi” zachować właściwości mechaniczne zbliżone do standardowego PCL przez cały okres eksploatacji. Aktywacja następuje dopiero po dostarczeniu pożywki odżywczej i podgrzaniu materiału do temperatury 50°C. W warunkach laboratoryjnych spory kiełkują i w ciągu sześciu dni doprowadzają do całkowitego rozkładu tworzywa. Praktyczne możliwości technologii zademonstrowano na przykładzie noszonej elektrody medycznej, która po zakończeniu pracy uległa pełnej degradacji w ciągu dwóch tygodni.
Prace finansowane m.in. przez National Key Research and Development Program of China oraz Shenzhen Medical Research Fund otwierają nowe perspektywy w produkcji opakowań jednorazowych i elektroniki ubieralnej. Naukowcy planują obecnie opracowanie wersji materiału, której rozkład byłby inicjowany przez sam kontakt z wodą, co pozwoliłoby na neutralizację odpadów trafiających do oceanów. Strategia oparta na konsorcjach mikrobiologicznych może zostać w przyszłości zaadaptowana do innych rodzajów polimerów, co stanowi istotny krok w stronę stworzenia materiałów o zamkniętym cyklu życia, bezpiecznych dla środowiska naturalnego.
Źródła: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsapm.5c04611, https://www.acs.org/pressroom/presspacs/2026/april/this-living-plastic-activates-and-self-destructs-on-command.html, https://www.sciencedaily.com/releases/2026/07/260715083552.htm, https://scitechdaily.com/scientists-create-living-plastic-that-self-destructs-in-just-six-days/, https://www.eurekalert.org/multimedia/1128494
