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塑料的發(fā)明極大地便利了我們的日常生活。但是，大規(guī)模塑料垃圾的產生以及不當的塑料處理方式，使塑料垃圾（也就是白色污染）成為當下最嚴峻的環(huán)境問題之一。
塑料垃圾問題之所以難以解決，主要是石油基塑料在自然界中需要上百年才能降解，這給土壤和環(huán)境造成了污染。要想從源頭解決“白色污染”，應該用可降解塑料，如用聚乳酸（PLA）代替石油基塑料。
為了加快可降解塑料的降解速度，我國科學家發(fā)明了一種“活”塑料，通過對微生物進行基因編輯，使其產生具備耐受極端環(huán)境能力的芽孢，在特定條件下分泌塑料降解酶，并通過塑料加工方法將芽孢包埋在塑料基質中。
在日常環(huán)境中，芽孢保持休眠狀態(tài)，塑料保持穩(wěn)定的使用性能，只有在特定條件下（如表面侵蝕、堆肥），塑料中的芽孢才會被激活并啟動降解程序，完成塑料的完全降解。
有一類生物來源的高分子聚合物，自然界中存在能夠快速降解它們的微生物和酶，可以在不到一年的時間內自然降解這些聚合物，它們被稱為“可降解塑料”，如聚乳酸（PLA）、聚己二酸/對苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）、聚羥基脂肪酸（PHA）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）、聚碳酸酯（PCL）等。
目前，使用可降解塑料代替石油基塑料，已經成為國內外的發(fā)展趨勢，例如超市有償提供的可降解塑料袋、餐飲行業(yè)的可降解塑料吸管，以及醫(yī)院做手術用的可降解手術縫線（不需要拆線）等。
要想提高可降解塑料的降解速度，就要增加降解酶的數量。將降解酶放到塑料中，在塑料被廢棄的時候自動釋放出降解酶，提高降解速度。不過，如何把降解酶保存到塑料中，并保證平時使用時不降解，廢棄時才啟動降解呢？科研工作者們想到了細菌的一個特殊結構——芽孢。
自然界通過億萬年的演化，使諸多微生物進化出了抵抗惡劣環(huán)境條件的能力。當不再適合生物生存和繁殖的極端環(huán)境到來時，細菌就會轉變成芽孢的形式，這種轉變可以讓細菌獲得超強的抵御能力。芽孢可以忍受極端的干燥、溫度和壓力，而這些極端環(huán)境恰好存在于塑料加工的環(huán)境中。
因此，中國科學院深圳先進技術研究院戴卓君團隊提出，通過合成生物學方法改造枯草芽孢桿菌，將可控分泌塑料降解酶（洋蔥霍爾德菌脂肪酶，Lipase BC）的基因線路導入枯草芽孢桿菌，并在二價錳離子的環(huán)境中，迫使枯草芽孢桿菌“休眠”，形成芽孢形態(tài)。
產生的芽孢同樣帶有編輯的基因線路，并且相比于細菌還具備了針對高溫、高壓、有機溶劑和干燥的耐受性。研究團隊通過將基因工程改造的芽孢溶液與聚碳酸酯（PCL）塑料母粒直接混合，通過高溫熔融擠出或者有機溶劑方法制備了一系列含有芽孢的塑料。
在物理性能方面的各項測試中，“活”塑料與普通塑料（PCL）在屈服強度、應力極限、最大形變量和熔點等參數上均沒有顯著區(qū)別。在不需要任何其他外源制劑的加入下，土壤環(huán)境中，“活”塑料能夠在25天-30天內被完全降解，而傳統可降解塑料（PCL）則需要55天左右才能被降解至肉眼不可見。
為了驗證系統的普適性，研究人員繼續(xù)嘗試了其他的塑料體系，將芽孢與聚丁二酸丁二醇酯（PBS）、聚己二酸/對苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）、聚乳酸（PLA）、聚羥基脂肪酸（PHA）以及聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）等聚合材料進行混合加工，制備了相應的“活”塑料。
研究人員還將“活”塑料置于常見的碳酸飲料環(huán)境中浸泡2個月，在沒有外界作用的情況下，“活”塑料能夠保持穩(wěn)定的外形，說明活體塑料能夠像傳統塑料一樣正常使用，只有在它們被破壞或被廢棄時，才會啟動降解程序。這項研究為新型可生物降解塑料的開發(fā)提供了新的視角和方法，有望助力解決當下的塑料污染困境。
結語
“活”塑料的發(fā)明為解決塑料垃圾（白色污染）這一全球性難題提供了新的思路和解決方案。通過生物工程技術，科學家們成功地將微生物的自然進化優(yōu)勢與現代材料科學相結合，創(chuàng)造出一種能夠在特定條件下自主降解的塑料。這一創(chuàng)新成果不僅在理論上展示了可持續(xù)發(fā)展的可能性，也在實踐中為減少塑料垃圾的環(huán)境影響帶來了切實的希望。
然而，“活”塑料的推廣和應用仍需克服諸多挑戰(zhàn)，包括生產成本、技術成熟度以及大規(guī)模應用的社會接受度等問題。只有在科技進步與政策引導的雙重推動下，這一新型材料才能真正走向市場，成為應對“白色污染”的利器。
未來，我們期待更多這方面的科技創(chuàng)新，從源頭上減少塑料污染，實現人與自然和諧共生。讓我們共同努力，為保護地球環(huán)境貢獻力量。
