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每年的4月22日是“世界地球日”。在這個呼籲保護環境的特殊日子裡，《自然》雜誌線上發表一篇應景的重磅文章。由加州大學伯克利分校Ting Xu教授領銜的一支科研團隊開發出了一種全新的可降解塑膠，
不用特殊條件，就能在幾天內完全降解
。
▲一類新型塑膠可在40攝氏度的環境下，於36小時後降解為小分子（圖片來源：參考資料［2］；Photos by Christopher DelRe；Courtesy University of California， Berkeley）
塑膠製品以耐用著稱，而這也為環保帶來了挑戰——在丟棄之後，塑膠往往不會被降解，只能被填埋。雖然有一些塑膠號稱可被“生物降解”，但它們的降解過程並不徹底，最終難逃和普通塑膠一樣的填埋命運。更糟糕的是，
不徹底降解所產生的塑膠微顆粒，不僅會威脅到海洋生物的生存，更會透過食物鏈，慢慢出現在人體之中，給健康帶來隱患。
為了製造出真正可降解，不留隱患的塑膠，研究團隊決定使用能降解塑膠的酶。“在野外，大自然會使用酶來降解事物。就算我們死亡後，體內的酶也會自然地降解我們的身體。在這項研究中，我們問自己，酶能不能降解塑膠，讓它成為自然的一部分？”Ting Xu教授說道。
▲本研究的通訊作者Ting Xu教授（圖片來源：Ting Xu教授實驗室官方網站）
而為了能夠快速降解塑膠，研究人員們還有著一個大膽的設想——如果酶只能接觸到塑膠的表面，那就只能一層一層降解塑膠，速度非常慢。他們想要做的，是讓酶在塑膠中“無處不在”。只要每個酶能降解周圍一小部分的塑膠，充斥於塑膠各處的酶，就能很快將整塊材料降解殆盡。
想起來容易做起來難。最耐久的塑膠，有著近乎晶體般的分子結構，連水分子都無法滲透，何況是酶呢？為了解決這個問題，研究人員們決定直接將能降解塑膠的酶作為原料，新增到塑膠生產的過程中。這也是Ting Xu教授的課題組多年來一直致力的研究方向。
▲本研究的設計思路（圖片來源：參考資料［2］；Graphic by Christopher DelRe；Courtesy University of California， Berkeley）
可是酶並不是非常穩定的分子。在細胞之外，酶很容易降解或失去功能。研究人員們開發了一種叫做隨機雜聚物（random heteropolymers）的分子，能像包裝紙一樣，輕柔地將酶包裹在其中。利用類似的技術，本研究中，科學家們將數十億個被包裹起來的酶，與塑膠樹脂珠進行混合，用於後續的塑膠生產。從過程上看，這有點像在塑膠生產過程中加入色素，並不改變塑膠本身的特性。
但在混入了這些能降解塑膠的酶，並確保它們具有功能性之後，奇蹟就發生了。只要加上水和熱量，這些酶就會發揮功效，降解塑膠。研究指出，在室溫環境下，只要約一週的時間，80%的聚乳酸塑膠可以被完全降解，變成乳酸。而後者可以直接被土壤中的微生物所攝取。在工業處理的環境下，聚乳酸塑膠的降解速度約為6天（50攝氏度），另一種聚己內酯塑膠則只需要2天（40攝氏度）。值得一提的是，包裹這些酶的隨機雜聚物，也能在紫外線下被降解，不留下汙染。
▲此類塑膠在很短的時間內就能被降解（圖片來源：參考資料［2］；UC Berkeley photo by Ting Xu；Courtesy University of California， Berkeley）
研究人員們指出，利用這一技術所生產出的新型塑膠，98%可降解成小分子，且不會產生微塑膠等對環境有害的物質。
▲在土壤中，這類塑膠能降解成小分子，為環境所吸收（圖片來源：參考資料［2］；UC Berkeley photo by Adam Lau/Berkeley Engineering；Courtesy University of California， Berkeley）
Ting Xu教授說，其團隊開發的技術有望讓我們重新思考人與地球的關係。現在，我們向地球索取資源的速度，遠遠超過將資源返回給地球的速度，這樣的發展勢必是不可持續的。保護這顆蔚藍的星球，就是保護我們人類唯一的家園。
參考資料：
［1］ DelRe， C。， Jiang， Y。， Kang， P。 et al。 Near-complete depolymerization of polyesters with nano-dispersed enzymes。 Nature 592， 558–563 （2021）。 https：//doi。org/10。1038/s41586-021-03408-3
［2］ New process makes ‘biodegradable’ plastics truly compostable， Retrieved April 21， 2021， from https：//news。berkeley。edu/2021/04/21/new-process-makes-biodegradable-plastics-truly-compostable/
［3］ To design truly compostable plastic， scientists take cues from nature， Retrieved April 21， 2021， from https：//www。eurekalert。org/pub_releases/2021-04/dbnl-tdt042021。php
［4］ New process breaks down biodegradable plastics faster， Retrieved April 21， 2021， from https：//www。eurekalert。org/pub_releases/2021-04/uarl-npb042121。php
［5］ A new technique could make some plastic trash compostable at home， Retrieved April 21， 2021， from https：//www。sciencenews。org/article/plastic-compost-new-enzyme-technique-biodegradable
注：本文旨在介紹醫藥健康研究進展，不是治療方案推薦。如需獲得治療方案指導，請前往正規醫院就診。