【#前沿科技新闻】用细菌变废为宝，塑料垃圾变成止痛药！

【#前沿科技新闻】用细菌变废为宝，塑料垃圾变成止痛药！ 英国爱丁堡大学的科学家们带来了一项令人振奋的突破：他们通过基因改造大肠杆菌，实现了将塑料垃圾“变身”为扑热息痛（对乙酰氨基酚）的奇迹！这不仅为药物生产开辟了可持续的新路径，还为环境保护注入了强大动力。 【技术揭秘】 常见塑料PET（食品包装、塑料瓶中的“元凶”）先被转化为一种新材料。接着，科学家将这新材料与基因改造的大肠杆菌孵育。令人惊奇的是，大肠杆菌内发生了一种罕见的“洛森重排”反应一种过去只能在严苛实验室条件下实现的化学反应，如今在细菌细胞内自然催化完成，且细菌丝毫不受伤害。 随后，研究团队又通过导入蘑菇和土壤细菌的基因，赋予这些大肠杆菌将中间产物PABA转化为扑热息痛的能力。结果是：只需24小时，塑料原料就能高效转变为止痛药，产率高达92%，排放低，真正做到了环保与高效兼顾。⏰ 【意义与展望】 Stephen Wallace教授强调，这是首次将化学与生物学完美结合，既能清理塑料污染，又能生产必需药物的创新示范。虽然离大规模商业化还有距离，但这为“塑料废弃物→生物药物”的循环利用开辟了独一无二的新道路。未来，我们或许能在治病救人的同时，也让地球更洁净。 让我们为这场“微生物变废为宝”的绿色革命点赞，期待科技带来的更多惊喜！ #绿色科技 #生物合成 #塑料回收 #可持续发展 #创新药物 #科技改变生活

"可生物降解"吸管在海水中的寿命到底有多长?

"可生物降解"吸管在海水中的寿命到底有多长? 在海水中浸泡 16 周后，泡沫制成的生物塑料吸管（如图所示）的分解速度至少是固体吸管的两倍。来源：改编自《ACS 可持续化学与工程 2024》，DOI: 10.1021/acssuschemeng.3c07391但这些替代品在海洋环境中的效果如何？根据发表在《美国化学学会可持续化学与工程》（ACS Sustainable Chemistry & Engineering）上的研究，某些市售的生物塑料吸管和纸质吸管在沿海海洋系统中会在 8 到 20 个月内分解，而选择泡沫吸管会大大加快这一过程。在海水中浸泡 16 周后，泡沫制成的生物塑料吸管的分解速度至少是固体吸管（如图所示）的两倍。来源：改编自《ACS 可持续化学与工程 2024》，DOI: 10.1021/acssuschemeng.3c07391为治理塑料污染，美国一些地区限制在吸管中使用聚丙烯（PP）等传统聚合物。这些政策导致由纸或生物塑料制成的一次性用品市场不断增长。然而，替代材料需要保持功能性，这样它们才不会在喝第一口水后翻倒，但如果在土壤、淡水或盐水中浸泡以后就会散架。虽然下一代生物塑料，如二醋酸纤维素（CDA）和聚羟基烷酸酯（PHA），可能能够满足这两个要求，但与其他材料相比，这些材料制成的产品在海洋中能持续多长时间才能完全降解，人们对此知之甚少。因此，布莱恩-詹姆斯、科林-沃德及其同事利用真实海水进行了实验，研究不同吸管的环境寿命，并寻找一种加速下一代生物塑料分解的方法。在最初的测试中，研究人员从市场上出售的吸管上剪下一英寸长的碎片，这些吸管由涂布或未涂布纸、聚丙烯聚合物或 CDA、PHA 或聚乳酸(PLA) 生物塑料制成。然后，将这些吸管悬挂在大型水箱中的导线上，常温海水在其中流动。研究小组发现，16 周后，纸吸管、CDA 吸管和 PHA 吸管的重量减少了 25-50%。研究人员预计，这些可降解吸管在沿海海洋中完全分解的时间分别为：纸 10 个月、PHA 15 个月、CDA 20 个月。此外，分解样本上的生物膜含有已知能代谢多种聚合物的微生物。相反，聚丙烯（PP）和聚乳酸（PLA）吸管没有可测量的重量变化，这表明它们可以在海水中存活多年。接下来，在相同的实验条件下，研究人员研究了将 CDA 材料的结构从固体变为泡沫对生物塑料环境寿命的影响。他们观察到，CDA 泡沫的分解速度至少是固体版本的两倍，据他们估计，用泡沫原型制成的吸管在海水中8个月就会分解，这是所有测试材料中寿命最短的。在证明某些生物塑料吸管不太可能长期保持完好无损之后，研究人员建议，简单的改变，如改用泡沫材料，可以进一步缩短吸管的使用寿命。编译自/scitechdaily ... PC版： 手机版：

#前沿科技新闻：科学家利用细菌将塑料垃圾转化为扑热息痛，实现可持续药物生产

#前沿科技新闻：科学家利用细菌将塑料垃圾转化为扑热息痛，实现可持续药物生产 英国爱丁堡大学的科学家们发现，通过基因改造的大肠杆菌可以将塑料垃圾转化为止痛药扑热息痛（对乙酰氨基酚），这为药物生产提供了一条更可持续的途径。这项研究已发表在《自然化学》杂志上。 研究团队首先将聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET），一种常见于食品包装和塑料瓶中的塑料，通过可持续的化学方法转化为一种新材料。随后，他们将这种材料与一种无害的基因改造大肠杆菌菌株进行孵育。令人惊讶的是，研究人员发现，在大肠杆菌的存在下，这种新材料被转化为对氨基苯甲酸（PABA），而这一过程涉及一种此前从未在自然界中观察到的化学反应洛森重排。关键在于，这种通常需要在严苛实验室条件下进行的洛森重排，在大肠杆菌细胞内的磷酸盐催化下自发发生，且不损害活细胞。 研究人员进一步改造了这种大肠杆菌，导入了来自蘑菇和土壤细菌的两个基因，使其能够将 PABA 转化为扑热息痛。通过这种方式，团队能够在 24 小时内将基于 PET 的起始材料转化为扑热息痛，且排放量低，产率高达 92%。 该研究的首席作者 Stephen Wallace 教授表示，这项技术首次将化学和生物学结合起来，不仅能够更可持续地生产扑热息痛，还能同时清理环境中的塑料垃圾。他指出，这项成果为塑料垃圾转化为生物材料提供了新的可能性，尽管商业化生产仍需进一步研究，但这为从塑料废弃物生产药物开辟了一条独特的途径。

新型生物塑料吸管在海洋中的降解速度比纸还快

新型生物塑料吸管在海洋中的降解速度比纸还快 世界卫生组织国际研究所（WHOI）的一项研究表明，一些可生物降解吸管在海洋环境中可在 16 周内降解 50%，是传统塑料的可持续替代品，有助于减少海洋污染。吸管是海岸线上最常见的塑料垃圾之一。随着塑料产品的生产、消费和处理不断增加，科学家和制造商们正在开发替代材料，这些材料既能发挥同样的功效，又不会加剧持续的环境塑料污染。但并非所有塑料都是一样的不同的制造商有不同的基础聚合物配方（如聚乳酸（PLA）和聚丙烯（PP））和化学添加剂。这意味着不同的塑料配方在环境中的表现不同，在海洋中的分解速度也不同。伍兹霍尔海洋研究所（WHOI）的科学家们一直在努力量化各种塑料制品的环境寿命，以回答一个悬而未决的问题：吸管在海洋中的寿命有多长？吸管是最常见的海洋垃圾来源之一。研究人员说，我们对塑料在海洋中的持续时间缺乏确切的了解，但科学支持放弃使用这种材料。图片来源：Bryan James/©伍兹霍尔海洋研究所吸管降解的测试和结果在发表于《美国化学学会可持续化学与工程》（ACS Sustainable Chemistry & Engineering）的一篇新论文中，世界卫生组织（WHOI）的科学家科林-沃德（Collin Ward）、布莱恩-詹姆斯（Bryan James）、克里斯-雷迪（Chris Reddy）和孙彦辰（Yanchen Sun）将不同类型的塑料和纸质饮管进行了对比，看看哪种塑料在近海降解最快。他们与生物塑料制造公司伊士曼（Eastman）的科学家合作，后者为这项研究提供了资金、共同作者和材料。沃德说："我们对塑料在海洋中的寿命缺乏确切的了解，因此我们一直在设计测量这些材料降解速度的方法。事实证明，在这种情况下，有一些生物塑料吸管实际上降解得相当快，这是个好消息。"世卫组织环境系统实验室对不同类型材料制成的吸管进行了为期16周的降解观察。吸管放置的水箱中不断有来自玛莎葡萄园湾的海水流入。图片来源：Rachel Mann/©伍兹霍尔海洋研究所生物可降解吸管的发展前景他们采用的方法是将八种不同类型的吸管悬浮在马萨诸塞州玛莎葡萄园湾持续流动的海水中。这种方法还控制了温度、光照和其他环境变量，以模拟自然海洋环境。在 16 周的时间里，对所有吸管的降解迹象进行了监测，并对吸管上生长的微生物群落进行了特征描述。詹姆斯说："我的兴趣一直是了解塑料的命运、持久性和毒性，以及我们如何利用这些信息设计出对人类和地球更有益的下一代材料。我们拥有独特的能力，可以在环境系统实验室的水箱中将海洋环境带到陆地上。它为我们提供了一个非常受控的天然海水环境。"他们测试了由CDA、聚羟基烷酸酯（PHA）、纸、聚乳酸和聚丙烯制成的吸管。在吸管浸没在水箱中的几周内，CDA、PHA 和纸吸管降解了多达 50%，预计在近海的环境寿命为 10-20 个月。聚乳酸和聚丙烯吸管则没有明显的降解迹象。吸管材料对环境的影响随后，科学家们比较了两种由 CDA 制成的吸管一种是固体，另一种是泡沫，均由伊士曼公司提供。用泡沫 CDA 制成的吸管是一个原型，目的是观察增加表面积是否会加速分解。他们发现，泡沫吸管的降解速度比固体吸管快 184%，因此预计的环境寿命比纸质吸管短。詹姆斯说："这种泡沫吸管的独特之处在于，它的预期使用寿命比纸质吸管短，但却保留了塑料吸管或生物塑料吸管的特性，"作者说，与纸质吸管相比，泡沫吸管有望成为传统塑料吸管的替代品，因为纸质吸管在海洋中会迅速降解，但却会因潮湿而影响用户体验。工业与环境视角"这项研究为吸管制造商在选择吸管材料时提供了明智、透明的数据，因而具有极大的价值。"伊士曼企业创新副总裁杰夫-卡贝克（Jeff Carbeck）说："更重要的是，它让我们确信，基于CDA的吸管不会加剧持续的塑料污染，同时也表明吸管制造商致力于提供可持续产品，降低对海洋生物的风险。"塑料带来的持久挑战科学支持摒弃传统塑料材料。塑料污染会对人类和生态系统造成危害，塑料工业也是气候变化的主要因素之一，其整个生命周期内的温室气体排放量约占总排放量的 4%至 5%。在过去的 50 年里，塑料垃圾在全球海洋和海洋食物链中变得无处不在，因此，我们必须找到可持续利用、有助于从线性经济向循环经济转变、并能在意外泄漏到环境中时分解的新材料。"虽然有些人力主摒弃塑料，但现实情况是塑料将继续存在。我们正在努力接受这样一个事实，即这些材料将被消费者使用，然后我们可以与公司合作，尽量减少这些材料泄漏到环境中造成的影响，"Ward 说。合作促进可持续解决方案"我们认识到测试、验证和了解基于CDA的产品的海洋降解的重要性，但缺乏必要的资源，"Carbeck说。"我们知道世卫组织海洋研究所拥有专业知识和设施，因此我们参与了应对这一挑战的合作努力。这种伙伴关系展示了产学合作在推进共同目标和产生积极影响方面的力量。"研究小组还发现，降解吸管上的微生物群落对每种吸管材料来说都是独一无二的。然而，尽管化学结构大相径庭，两种非降解吸管上的微生物群落却相同。这进一步证明，本地微生物正在降解可生物降解的吸管，而不可生物降解的吸管可能会在海洋中持续存在。沃德说："我们对塑料污染对海洋健康的影响的认识还很不确定，这主要是因为我们不知道这些材料的长期命运。他和研究团队的其他成员计划继续测量塑料材料的降解性，希望能为塑料行业的下一步发展提供指导。与材料制造商合作有很多优势，包括可以使用分析设施，了解和接触他们的材料，而这些是在自己的孤岛上工作所无法获得的。"我们试图优化他们的产品，使其在环境中降解，最终造福地球。"主要收获 并非所有塑料制品都是一样的，有些塑料制品在海洋中的寿命比其他塑料制品长。世卫组织工业研究所的科学家们多年来一直致力于量化各种塑料制品的环境寿命，以确定哪些塑料制品在海洋中的寿命最短，哪些最长。为了确定哪些塑料制品会在海洋中持续存在，研究小组在重现自然海洋环境的大型水箱中对不同产品进行了测试。他们首先关注的是饮用水吸管，因为吸管是海滩清理中发现的最常见的塑料垃圾形式之一。作者发现，由二醋酸纤维素（CDA）、聚羟基烷酸酯（PHA）和纸制成的吸管在 16 周内降解了多达 50%。它们都有独特的微生物群落，有助于分解材料。伊士曼公司用发泡 CDA 制作的原型吸管比固体吸管降解得更快，这意味着改变吸管的表面积可以加快降解过程。科学支持摒弃持久性塑料，因此，确保新材料在泄漏到环境中时能够分解，并且不会进一步污染海洋就变得更加重要。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

亚马逊将在北美淘汰快递包装中的塑料气垫

亚马逊将在北美淘汰快递包装中的塑料气垫 亚马逊有望在北美全面淘汰快递包装中的塑料气垫。当地时间周四，该公司宣布已用纸质填充物取代了95%的塑料气垫，并计划在今年年底前停止使用塑料气垫包装。据亚马逊称，这一变化每年将减少近150亿个塑料气垫。与旧包装不同，纸质填充物采用100%再生材料制成，消费者可以轻松在家中回收这些材料。亚马逊表示，纸质填充物“提供相同甚至更好的保护”。

加州大学研发植物基聚合物 可在七个月内降解消失

加州大学研发植物基聚合物 可在七个月内降解消失 寻找传统石油基塑料和微塑料的可行替代品从未像现在这样重要。加州大学圣迭戈分校的科学家和材料科学公司 Algenesis 的最新研究表明，他们的植物基聚合物能在七个月内完成生物降解，即使是微塑料级别的生物降解。这篇论文发表在《自然-科学报告》上，其作者都是加州大学圣地亚哥分校的教授、校友或前研究科学家 。"我们刚刚开始了解微塑料的影响。我们对环境和健康影响的了解还只是皮毛，"论文作者之一、Algenesis 公司联合创始人、化学与生物化学教授 Michael Burkart 说。"我们正试图为已经存在的材料寻找替代品，并确保这些替代品在使用寿命结束后能够生物降解，而不是在环境中聚集。这并不容易。"论文的另一位作者罗伯特-波默罗伊（Robert Pomeroy）说："大约六年前，当我们首次创造出这种藻基聚合物时，我们的初衷一直是希望它能够完全生物降解，我们有大量数据表明，我们的材料正在堆肥中消失，但这是我们第一次在微粒水平上对其进行测量。"波默罗伊也是化学与生物化学教授和 Algenesis 公司的共同创始人之一。为了测试其生物降解性，研究小组将其产品研磨成细微颗粒，并使用三种不同的测量工具来确认，当将其放入堆肥中时，这种材料正在被微生物消化。第一个工具是呼吸计。当微生物分解堆肥材料时，它们会释放二氧化碳（CO2），呼吸计会对其进行测量。这些结果与纤维素的分解进行了比较，纤维素被认为是 100% 生物降解性的行业标准。植物基聚合物的生物降解率几乎达到了纤维素的 100%。定义：可生物降解：能够在生物体的作用下迅速分解。如果某样东西被标注为可生物降解，并不意味着它能在合理的时间内或在所有环境中降解。微塑料：长度在 500 微米至 5 毫米之间的塑料碎片。关于微塑料及其对环境和人类健康的影响，还有很多未知数。聚合物： 大分子：由较小的重复分子（称为单体）组成。所有塑料都是聚合物，但并非所有聚合物都是塑料。石油基（EVA）和植物基（TPU-FC1）微塑料的粒子计数显示，随着时间的推移，EVA 几乎没有生物降解，而 TPU 在第 200 天时已基本消失。接下来，研究小组使用了水漂浮法。由于塑料不溶于水且会漂浮，因此很容易从水面上舀起。每隔 90 天和 200 天，几乎 100%的石油基微塑料都被回收，这意味着它们都没有发生生物降解。另一方面，90 天后，只有 32% 的藻类微塑料被回收，这表明超过三分之二的藻类微塑料已经生物降解。200 天后，只有 3% 的微塑料被回收，表明 97% 的微塑料已经消失。最后一项测量是通过气相色谱/质谱仪（GCMS）进行化学分析，检测到了用于制造塑料的单体的存在，表明聚合物正在被分解为其起始植物材料。扫描电子显微镜进一步显示了微生物如何在堆肥过程中定植于可生物降解的微塑料中。论文共同作者、生物科学学院教授兼 Algenesis 公司联合创始人斯蒂芬-梅菲尔德（Stephen Mayfield）说："这种材料是第一种 在使用过程中不会产生微塑料的塑料。这不仅仅是针对产品生命周期末端和拥挤的垃圾填埋场的可持续解决方案，也是一种不会让我们生病的塑料 。"在通往可行性的漫长道路上，创造石油基塑料的环保型替代品只是其中的一部分。目前的挑战是如何将这种新材料用于原本为传统塑料制造的现有生产设备上，而 Algenesis 公司在这方面正在取得进展。他们已与多家公司合作，生产使用加州大学圣地亚哥分校开发的植物基聚合物的产品，包括用于涂层织物的特瑞堡公司和用于生产手机壳的犀牛盾公司。Burkart 表示："当我们开始这项工作时，有人告诉我们这是不可能的。现在我们看到了不同的现实。还有很多工作要做，但我们希望给人们带来希望，这是可能做到的。" ... PC版： 手机版：