受細胞機制啟發的自降解塑膠
根據聯合國環境署統計，全球每年生產4億噸的塑膠垃圾，而目前實際回收量不到10%，其中1,400萬噸的塑膠垃圾流入海洋，當中有更多則進入垃圾場。為了以更環保方式替代這個堅固、輕巧且耐用的材料，科學家們絞盡腦汁從玉米、蝦蟹、藻類的成分中找尋新生物塑膠(Bioplastics)材料的靈感，也有科學家陸續發現可分解塑膠的微生物，期望能使用後盡快分解、或堆肥使用。那麼有沒有可能將可分解或降解塑膠的微生物酵素直接嵌入塑膠材料中？
人類可以將天然酵素直接添加到塑膠中，以便於在時機成熟時幫助分解它們，但製造過程中的高溫和高壓可能會在敏感酵素發揮作用之前對其造成損害。來自美國的新創公司Intropic Materials，從分子伴護蛋白(chaperone proteins)作用的機制獲得靈感，將酵素直接嵌入塑膠中。分子伴護蛋白是一種可以鬆開錯誤折疊的蛋白質，並且再讓它們摺疊成正確模樣的細胞工具，被稱為「細胞裡的建築師」， 不過當分子伴護蛋白完成組裝後與其它結構分離，不會成為這些蛋白質執行功能時的一部分。
因此，Intropic Materials打造了一個專有的酵素穩定平台，該平台匯集了天然與合成材料，在塑膠生產過程中，該技術透過可生物降解、具保護性分子覆蓋層內的「護送」酵素。當塑膠熔化並擠壓成片材或其他形狀時，分子覆蓋層可以防止酵素破裂，但當塑膠的使用壽命結束時，分子覆蓋層並不能阻止酵素發揮作用，其設計功能與分子伴護蛋白類似 ，可在外部環境中保護和保存酵素結構和功能。
這些塑膠在使用結束後，暴露在像是溫水或堆肥的條件下足夠長的時間時，酵素會在數小時或數天內有效地從內到外吞噬塑料，完全分解成可生物降解或可化學回收的小分子，而不會變成塑膠微粒。這些小分子可以被重新捕獲並重新用於製造新的塑膠，或被土壤中或水處理過程中的天然微生物進一步分解。
聯合國環境大會在2022年啟動全球塑膠公約（Global Plastics Treaty）的討論，希望能在2024年底前推動這項具有法律約束力的塑膠污染全球協議，解決各國從生產、消費到處置塑膠廢棄物的問題。台灣是全球十大塑膠進出口國之一，佔全球通用塑膠材料出口總額的20%，這意味著台灣在全球塑膠出口中扮演至為重要的角色，傳統塑膠產業是否有可能從大自然找到轉型的靈感?
資料來源:
- AskNature
- Sustainable Brands
- 高點醫護網
- 仿生科技產業化資料庫
- 公視新聞
- Focus Taiwan
受細胞機制啟發的自降解塑膠
