MIT新工藝造出易降解新塑料

【大紀元2019年11月04日訊】(大紀元記者張妮編譯)麻省理工學院(MIT)的化學家發明了一種聚合工藝,使生成的塑料在人體和自然界環境中都比較容易降解。研究人員首要考慮將此工藝用於人類服用的藥物或顯影劑,減少塑料在人體內的聚集,並在將來用於塑料化工業。

目前廣泛採用降冰片烯(norbornene)作為基礎材料,結合開環移位聚合(ROMP)的化學反應過程製造聚合物。降冰片烯具有容易打開的環狀結構,可以把藥物、顯影劑等分子加入後形成最終的聚合物。這種技術可以把多種癌症藥物組合在一起一次性遞送,也可以製造核磁共振(MRI)成像所需的顯影劑。

這份研究的主要作者、MIT的化學家約翰遜(Jeremiah Johnson)說,這種化學反應一個很大的問題是,生成的聚合物為碳碳鍵結構,十分堅固,在人體和自然環境中都難以降解。

他們嘗試了一些辦法解決這個難題,包括使用直徑只有10納米的小分子作為基礎材料,讓生成的聚合物更容易被從體內清除;或採用其它材料進行聚合,但是聚合的效果不如降冰片烯,而且難以與藥物和其它分子綁定。

研究者們從另一個研究從聚合物中釋放藥物的項目中得到啟發。這個項目使用的甲硅烷基醚(silyl ether)材料也具有環狀結構,也可以像降冰片烯一樣進行開環移位聚合反應,但是聚合得到的是氧-硅-氧鍵,比較容易被降解。

研究人員將甲硅烷基醚與降冰片烯簡單的用1:1的配比作為新的基礎材料,聚合反應得到與之前類似的聚合物,而這種聚合物在弱酸性環境下(約pH6.5)即可分解。

在老鼠實驗中,第一和第二個星期內老鼠體內兩種聚合物的濃度差不多。但是之後,新聚合物開始快速分解。過了第六週,老鼠體內的新聚合物的濃度只有原聚合物的三分之一到四分之一。降解的程度取決於研究人員使用的新聚合物的化學成分。

約翰遜說:「這種技術的前景令人興奮,它可以精確控制以ROMP製造的聚合物在生物體內降解的程度,我們認為這可以實現控制藥物在體內分布、藥物釋放等很多功能。」

研究人員也開始研究將新材料加入工業樹脂,比如塑料或黏合劑。他們認為這是成本低且可行的方案,已在尋求商務合作機會生產新一代可降解材料。◇

責任編輯:朱涵儒

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