پلاستیک‌هایی با تاریخ انقضا؛ الهام از DNA برای پایان آلودگی همیشگی

الهام از ساختار DNA راه را برای تولید پلاستیک‌هایی باز کرده است که پس از انجام وظیفه خود به‌طور طبیعی تجزیه می‌شوند؛ دستاوردی که می‌تواند آینده بسته‌بندی، پزشکی و محیط‌زیست را متحول کند.

به گزارش sciencedaily، مشاهده زباله‌های پلاستیکی در دل طبیعت الهام‌بخش یک شیمی‌دان دانشگاه راتگرز آمریکا شد تا به یکی از بنیادی‌ترین چالش‌های دنیای مدرن پاسخ دهد: چرا پلاستیک‌ها تقریبا برای همیشه در محیط باقی می‌مانند در حالی که پلیمر‌های طبیعی چنین نیستند؟

یویی گو، استادیار شیمی و زیست‌شیمی دانشگاه راتگرز هنگام پیاده‌روی در پارک ایالتی بیر مانتین در نیویورک با بطری‌های پلاستیکی رهاشده در مسیر و سطح دریاچه روبه‌رو شد؛ صحنه‌ای که او را به بازنگری در ماهیت شیمیایی پلاستیک‌ها واداشت.

او توضیح می‌دهد که پلیمر‌ها زنجیره‌های بلندی از مولکول‌ها هستند که هم در مواد طبیعی مانند DNA، RNA، پروتئین‌ها و سلولز وجود دارند و هم اساس پلاستیک‌های مصنوعی را تشکیل می‌دهند. تفاوت اصلی اینجاست که پلیمر‌های طبیعی پس از مدتی تجزیه می‌شوند، اما پلاستیک‌های مصنوعی دهه‌ها یا حتی قرن‌ها در محیط باقی می‌مانند.

به گفته گو پاسخ این تفاوت در شیمی نهفته است. پلیمر‌های زیستی دارای ویژگی‌های شیمیایی ظریفی هستند که به آنها امکان می‌دهد پس از انجام وظیفه به‌صورت کنترل‌شده تجزیه شوند. همین ایده مبنای پژوهشی شد که اکنون در قالب مقاله‌ای در نشریه معتبر Nature Chemistry منتشر شده است.

پلاستیک‌هایی با نقطه پایان برنامه‌ریزی‌شده

پژوهشگران دانشگاه راتگرز با الگوبرداری از ساختار‌های مولکولی موجود در DNA و پروتئین‌ها موفق به طراحی پلاستیک‌هایی شده‌اند که در عین استحکام و کارایی دارای نقاط ضعف شیمیایی کنترل‌شده هستند. این نقاط به‌گونه‌ای طراحی شده‌اند که در شرایط مشخص پیوند‌های پلیمری را به‌سرعت تجزیه می‌کنند.

گو این فرآیند را به تا زدن یک کاغذ تشبیه می‌کند که باعث می‌شود کاغذ دقیقا از همان خط تاخورده پاره شود. به همین ترتیب پلاستیک‌های جدید در سطح مولکولی از پیش آماده می‌شوند تا هنگام فعال شدن هزاران برابر سریع‌تر از پلاستیک‌های معمولی تجزیه شوند.

نکته کلیدی آن است که ترکیب شیمیایی اصلی پلاستیک تغییر نمی‌کند و ماده تا زمان فعال‌سازی فرایند تخریب، کاملا پایدار و قابل استفاده باقی می‌ماند. سرعت تجزیه نیز قابل تنظیم است؛ از چند روز تا چند سال بسته به نوع کاربرد.

از بسته‌بندی غذایی تا دارورسانی هوشمند

این فناوری امکان تطبیق طول عمر پلاستیک با کاربرد واقعی آن را فراهم می‌کند. برای مثال بسته‌بندی مواد غذایی می‌تواند تنها برای چند روز دوام داشته باشد در حالی که قطعات صنعتی یا خودرویی برای سال‌ها پایدار باقی بمانند. فعال‌سازی فرایند تجزیه نیز می‌تواند با نور فرابنفش یا سیگنال‌های شیمیایی ساده انجام شود.

کاربرد‌های این دستاورد تنها به کاهش آلودگی پلاستیکی محدود نمی‌شود. پژوهشگران معتقدند این روش می‌تواند در طراحی کپسول‌های دارویی با زمان آزادسازی دقیق یا پوشش‌هایی که پس از مدت مشخصی خودبه‌خود ناپدید می‌شوند، مورد استفاده قرار گیرد.

آزمایش‌های اولیه نشان می‌دهد مایعی که در اثر تجزیه این پلاستیک‌ها ایجاد می‌شود، غیرسمی است؛ هرچند پژوهشگران تاکید دارند که بررسی‌های بلندمدت برای اطمینان از ایمنی زیست‌محیطی و زیستی ضروری است. در همین راستا تیم تحقیقاتی در حال مطالعه تأثیر قطعات باقی‌مانده از تجزیه پلاستیک بر موجودات زنده و اکوسیستم‌هاست.

هم‌زمان امکان به‌کارگیری این روش در پلاستیک‌های متداول و ادغام آن با فرایند‌های صنعتی موجود نیز در دست بررسی قرار دارد.

گو می‌گوید هدف نهایی این پژوهش ساده است: پلاستیک‌ها باید کارشان را انجام دهند و بعد ناپدید شوند.

 به باور او همکاری میان دانشمندان و صنایع پلاستیک می‌تواند این فناوری را از آزمایشگاه به زندگی روزمره منتقل کند.

انتهای پیام/