科学家研发可自然降解塑料：生命周期可控，结构设计借鉴DNA与蛋白质

11月29日获悉，罗格斯大学助理教授顾宇伟（Yuwei Gu）在公园散步时，目睹湖面散落的塑料瓶深受触动：自然界的聚合物（如DNA、RNA）能自然降解，为何塑料不能？这个疑问推动其团队在塑料化学领域取得新的研究进展。

“生物界无处不在使用蛋白质、DNA、RNA和纤维素等聚合物，却从未出现合成塑料所面临的长期堆积问题”。顾宇伟随即意识到，“差异必然存在于化学层面”。他注意到天然聚合物结构中存在辅助基团，这些基团位于整个结构的关键位置，能在需要时促使化学键断裂。

于是，研究团队参考自然界对DNA、RNA、蛋白质等天然高分子的处理方式，在结构中设置“辅助基团”，探索是否可以通过模拟这种结构特征，让合成塑料更易降解。

“我们尝试复制这种结构策略，能否让人造塑料具备相同特性？”实验证实该构想确实可行：研究人员开发出了在日常使用中保持稳定，但触发条件即可降解的新型塑料，无需高温或强化剂处理。初步实验显示降解液体无毒，但仍需进一步评估。

定向可控降解

该技术突破不仅实现塑料降解，更能让人类精准控制降解速度。研究人员通过定向排列化学组分，使其在触发时立即激活。该过程类似于折叠纸张——纸张在受力前保持完整，压至折痕处便轻易撕裂。

“最关键的是，相邻基团的空间排列方式会显著改变聚合物降解速度”，他指出。通过调整，同种塑料可实现数日、数月或数年的差异降解周期。外卖餐盒可在短期降解，汽车零件则能维持多年使用。据介绍，紫外线或金属离子还可作为降解开关。

应用前景

该技术有望应用于按计划释放药物的医用胶囊、可自消除的临时涂层等领域。“这不仅为环保塑料开辟新路径，更为多领域智能响应型聚合物材料设计拓展工具箱，”他表示。其团队正深入研究材料安全性、生产兼容性及推广应用方案。