科学家展示可按需生物降解和可回收的印刷电路

科学家展示可按需生物降解和可回收的印刷电路据NewAtlas报道，旧的电子产品很难回收，这意味着它们堵塞了垃圾填埋场，同时也锁住了有价值的金属。现在，科学家们已经展示了可按需降解的印刷电路，使其材料恢复到可再利用的形式。当我们中的许多人每隔一两年就追寻新手机的兴奋时，电子产品的浪费问题只会越来越多。许多这些设备在建造时并没有考虑到可回收性，而且很难从中提取金和银等贵金属进行再利用。相反，这些电子垃圾的大部分最终被填埋，在那里它们会向环境中浸出有毒的化学物质。一个不断增长的研究领域是所谓的瞬态电子产品--那些在一定时间后或遇到特定触发因素（如热或水）时自然溶解的电子产品。这些不仅可以帮助减少电子垃圾，而且可以使人体或环境中的传感器在完成工作后进行生物降解。在这项新的研究中，伯克利实验室和加州大学伯克利分校的研究人员已经开发并演示了印刷电路，它可以根据需要分解成可重复使用的材料，包括贵金属。新的设计建立在该团队以前的工作基础上，他们创造了嵌入酶的可生物降解塑料，这些酶将在热水或土壤中分解材料的聚合物链，在几天内降解塑料。一种名为RHP的分子将酶分散到塑料内的团块中，这使它们不会过早地破坏材料。这一次，研究人员调整了配方，使用廉价的酶的“鸡尾酒”，以简化生产和降低成本。他们用可生物降解的塑料作为基材，并在其上印制了由导电油墨制成的电子电路。这是由银片或碳黑颗粒组成的，以提供导电性，聚酯粘合剂将其全部固定在一起，而酶“鸡尾酒”通过降解粘合剂最终将整个东西解开。该小组测试了电路的整个拟议生命周期。首先，他们在正常条件下将它们存放在抽屉里七个月，暴露在温度和湿度的日常波动中。然后，他们在一个月内连续对它们进行了电流测试。研究小组说，储存的电路与全新的电路一样好用，表明它们没有开始过早地退化。最后，研究人员测试了它们的生物可降解性。他们让它们在温水中放置几天，发现在72小时内，银粒子与聚合物分离，聚合物已经分解成单体。该团队说，94%的银可以被回收，单体也可以被回收。该团队还在一系列其他材料上测试了可生物降解的导电墨水，如柔性塑料和布，并发现它在所有情况下仍可作为电路使用。这可能使它对可穿戴设备很有用。该团队说，下一步是创建一个可生物降解的整个微芯片。这项研究发表在《先进材料》杂志上。该团队在下面的视频中描述了这项工作。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1310431.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1310431.htm

科学家发明一种强度更高、可回收的塑料

科学家发明一种强度更高、可回收的塑料新的可生物降解聚酯由于其出色的化学和生物降解能力以及令人印象深刻的机械性能，有可能被用作一种可持续的、环境友好的热塑性材料，可以很容易地被回收。常见的高密度聚乙烯（HDPE）是一种特别坚固和耐用的材料。它的热塑性能归功于其分子链的内部结构，这些分子链以结晶方式排列，由于范德华力而产生了额外的吸引力。这些分子链也是纯碳氢化合物。结晶性和碳氢化合物含量的结合意味着有能力降解塑料的微生物无法进入分子链将其分解。德国康斯坦茨大学的StefanMecking及其同事的研究小组现在已经开发出一种聚酯，它的结晶度与高密度聚乙烯相似，而且还保留了其有益的机械性能。与聚乙烯不同，聚酯还含有理论上可以被化学或酶降解的功能团。然而，在正常情况下，聚酯的结晶度越高（即与高密度聚乙烯越相似），它就越不容易被生物降解。该团队对他们发明的结晶聚酯在接触到酶时的降解速度感到惊讶。Mecking解释说："我们用自然环境中存在的酶测试了降解，它比我们的参考材料快一个数量级。不仅仅是酶溶液降解了该材料：土壤微生物也能够完全堆肥该聚酯。"但究竟是什么让这种聚酯纤维具有如此特殊的生物降解性呢？研究小组能够确定乙二醇的重大贡献，乙二醇是聚酯的组成成分之一。Mecking补充说。"这种构件实际上在聚酯中非常常见。它提供了高熔点，但它也增加了这些类似聚乙烯材料的降解性"。由于其良好的化学和生物降解性，再加上其机械性能，这种新的聚酯可以作为一种可回收的热塑性材料找到应用，对环境的影响最小。Mecking补充说，最终目标是进行闭环化学回收，将塑料分解成原材料并生产新塑料。该团队设计的这种塑料的额外好处是，如果有任何材料在这个闭环中进入环境，它们可以进行生物降解，不会留下持久的影响。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1345227.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1345227.htm

科学家在阿尔卑斯山和北极地区发现可在低温下消化塑料的微生物

科学家在阿尔卑斯山和北极地区发现可在低温下消化塑料的微生物但是这个问题有一个可能的解决方案：找到专业的冷适应微生物，其酶在较低的温度下工作。来自瑞士联邦研究所的科学家们知道到哪里去寻找这样的微生物：在他们国家的阿尔卑斯山的高海拔地区，或者在极地地区。他们的研究结果发表在《微生物学前沿》杂志上。第一作者JoelRüthi博士说："在这里我们表明，从高山和北极土壤的'质层'中获得的新型微生物分类群能够在15°C的温度下分解可生物降解的塑料"，他目前是WSL的客座科学家。"这些生物可能有助于降低塑料的酶促回收过程的成本和环境负担"。Rüthi及其同事在格陵兰岛、斯瓦尔巴群岛和瑞士对生长在自由放置或故意埋藏的塑料（在地下保存一年）上的19种细菌和15种真菌进行了采样。斯瓦尔巴群岛的大部分塑料垃圾是在2018年瑞士北极项目期间收集的，学生们在那里进行实地考察，亲眼目睹了气候变化的影响。瑞士的土壤是在MuotdaBarbaPeider山顶（2979米）和ValLavirun山谷中收集的，这两个地方都位于格劳宾登州。科学家们让分离出的微生物作为单株培养物在实验室中于15°C的黑暗环境下生长，并使用分子技术对其进行鉴定。结果显示，细菌菌株属于放线菌门和变形菌门的13个属，真菌属于子囊菌门和粘菌门的10个属。令人惊讶的结果然后，他们使用一套检测方法来筛选每个菌株消化不可生物降解的聚乙烯（PE）和可生物降解的聚酯-聚氨酯（PUR）以及聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）和聚乳酸（PLA）这两种市售可生物降解的混合物的能力。即使在这些塑料上培养了126天，没有一个菌株能够消化PE。但是19种（56%）菌株，包括11种真菌和8种细菌，能够在15℃下消化PUR，而14种真菌和3种细菌能够消化PBAT和PLA的塑料混合物。核磁共振（NMR）和基于荧光的检测证实，这些菌株能够将PBAT和PLA的聚合物切成更小的分子。Rüthi说："让我们非常惊讶的是，我们发现很大一部分被测菌株能够降解至少一种被测塑料。"表现最好的是Neodevriesia和Lachnellula属的两个未定性真菌物种：它们能够消化除PE以外的所有测试塑料。结果还显示，大多数菌株消化塑料的能力取决于培养基，每个菌株对四种测试的培养基都有不同的反应。消化植物聚合物的能力的副作用消化塑料的能力是如何演变的？由于塑料从20世纪50年代起才出现，降解塑料的能力几乎可以肯定不是自然选择最初所针对的特征。"实验已经证明，微生物可以产生各种聚合物降解酶，参与植物细胞壁的分解。特别是，植物病原真菌经常被报道用于生物降解聚酯，因为它们有能力产生角蛋白酶，而角蛋白酶由于与植物聚合物角蛋白相似而以塑料聚合物为目标，"最后一位作者BeatFrey博士解释说，他是WSL的高级科学家和小组负责人。由于Rüthi等人只测试了15°C下的消化，他们还不知道成功菌株的酶在哪种最佳温度下工作。弗雷说："但我们知道，大多数测试的菌株可以在4°C和20°C之间良好生长，最佳温度在15°C左右。下一个巨大的挑战将是确定微生物菌株产生的塑料降解酶，并优化过程以获得大量的蛋白质。此外，可能需要进一步修改酶，以优化蛋白质稳定性等特性"。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1362263.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1362263.htm

科学家通过人工光合作用利用阳光制造出可生物降解的塑料

科学家通过人工光合作用利用阳光制造出可生物降解的塑料利用太阳光为光氧化系统提供动力，丙酮酸和CO¬2被苹果酸脱氢酶和富马酸酶转化为富马酸由人工光合作用研究中心的YutakaAmao教授和大阪市立大学研究生院的研究生MikaTakeuchi领导的研究小组，已经成功地从二氧化碳中合成富马酸，这是一种塑料原料，这也是首次由阳光驱动来生成的材料。他们的研究结果发表在《可持续能源与燃料》上。富马酸通常是从石油中合成的，用作制造可生物降解塑料（如聚丁二酸）的原料，但这一发现表明，富马酸可以利用可再生的太阳能从二氧化碳和生物质衍生化合物中合成。"为了实现人工光合作用的实际应用，这项研究成功地使用了可见光-可再生能源-作为动力源，"Amao教授解释说。"在未来，我们的目标是收集气态二氧化碳，并通过人工光合作用直接合成富马酸"。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1343733.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1343733.htm

科学家发现大自然对抗珊瑚白化的秘密武器

科学家发现大自然对抗珊瑚白化的秘密武器由意大利技术研究所（IIT）和米兰比可卡大学（UniversitàdegliStudidiMilano-Bicocca）的科学家组成的研究小组与意大利热那亚水族馆（AcquariodiGenova）合作，开发了一种可生物降解的生物材料，用于输送这种分子，而不会对周围的海洋环境造成破坏。热那亚水族馆进行的测试表明，这种材料在防止珊瑚白化方面具有显著效果。在极端情况下，珊瑚白化会导致珊瑚生物死亡，给珊瑚礁带来毁灭性后果。这些珊瑚礁对全球经济、保护海岸线免受自然灾害以及保护海洋生物多样性至关重要。大多数珊瑚与微藻共生，微藻对珊瑚的生存和鲜艳的颜色至关重要。然而，气候变化造成的海水和海洋温度上升会破坏这种共生关系，导致珊瑚白化。在这种情况下，珊瑚会因失去藻类而变白，并面临饥饿的危险。近年来，由于气候变化，这种情况已经影响到世界上大多数主要的珊瑚大堡礁，包括澳大利亚的大堡礁。遗憾的是，目前还没有有效的方法来应对和预防珊瑚白化，以免严重危害这些栖息地及其相关的生物多样性。印度理工学院和米兰比可卡大学的研究人员与热那亚水族馆合作，展示了姜黄素在防止气候变化引起的珊瑚白化方面的功效。这种天然分子是通过一种基于玉米蛋白（一种从玉米中提取的蛋白质）的生物材料的可控过程输送到珊瑚体内的。该系统由研究人员自行开发，以确保环境安全。在热那亚水族馆进行的测试中，模拟了热带海洋过热的条件，将水温升高到33°C（91°F）。在这种情况下，所有未经处理的珊瑚都出现了白化现象，而姜黄素处理过的珊瑚则没有任何白化迹象。这一结果表明，该技术能有效降低珊瑚对热应力的脆弱性。这项研究使用的珊瑚物种是Stylophorapistillata，这是一种常见于热带印度洋的珊瑚，已被列入世界自然保护联盟（IUCN）濒危物种红色名录。这项研究的第一作者、意大利技术研究所智能材料小组研究员、米兰比可卡大学环境与地球科学系研究员马尔科-孔塔迪（MarcoContardi）说："这项技术已经申请了专利，事实上，这项研究的下一步工作将重点关注其在自然界中的大规模应用。与此同时，我们还将研究使用其他天然抗氧化物质来阻止白化过程，从而防止珊瑚礁遭到破坏"。米兰比可卡大学海洋研究与高等教育中心（MaRHE）副主任、DISAT研究员西蒙-蒙塔诺（SimoneMontano）说："使用可生物降解和生物兼容的新材料，能够释放出减少珊瑚白化的天然物质，这是一种全新的做法。我坚信，这种创新方法将是海洋生态系统恢复战略发展过程中的一个重大突破。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1371861.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1371861.htm

科学家研发出旨在增加肺部阻断病毒的粘液的可吸入粉末

科学家研发出旨在增加肺部阻断病毒的粘液的可吸入粉末不幸的是，病毒往往能够穿过这层粘液，感染下层肺细胞。这就是SHIELD（增强肺部防御的球形水凝胶吸入）粉末的用意所在。它由北卡罗来纳州立大学的科学家开发，采取微粒子的形式，由食品安全的明胶和聚丙烯酸组成，与无毒的酯结合。当通过吸入器给药并暴露在呼吸道和肺部的湿气中时，微粒子会膨胀，形成一种粘性水凝胶，粘附在现有的粘膜层上。据报道，这种增强的屏障使病毒更难穿透--不过重要的是，它不会对呼吸过程产生负面影响。更重要的是，这种凝胶在48小时内可完全生物降解，并从体内排出。在对小鼠进行的测试中，SHIELD在吸入致病COVID-19的SARS-CoV-2病毒颗粒4小时后，阻断效率为75%，然后在24小时后下降到18%。该粉末对H1N1和肺炎病毒也有类似的效果。在对吸入原始和DeltaSARS-CoV-2变体的猴子进行测试时，事先接受这种粉末的动物的病毒量比未接受治疗的对照组少50至300倍。此外，没有一只接受治疗的猴子显示出感染的迹象，如纤维化或肺部炎症--而且这种保护作用持续了8小时。研究论文的通讯作者KeCheng教授说："它就像一个'隐形面具'，在人们难以掩饰的情况下发挥作用，例如在剧烈运动时，在吃饭或喝酒时，或在密切的社会交往中。人们还可以在物理掩蔽的基础上使用这种方案，以获得更好的保护。"这篇论文最近发表在《自然材料》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1345013.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1345013.htm