Die weit verbreitete Verwendung von langlebigem, biologisch nicht abbaubarem Glas, das nicht natürlich beseitigt werden kann, verursacht langfristige Umweltgefährdungen und soziale Belastungen.
Um dieses Problem zu lösen, hat eine Forschungsgruppe unter der Leitung von Prof. Yan Xuehai vom Institut für Verfahrenstechnik (IPE) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften eine Familie umweltfreundlicher Gläser biologischen Ursprungs entwickelt, die aus biologisch gewonnenen Aminosäuren oder Peptiden hergestellt werden. Das vorgeschlagene Glas ist biologisch abbaubar und biologisch wiederverwertbar.
Diese Studie wurde veröffentlicht in Wissenschaftliche Fortschritte.
Herkömmliches Glas, wie handelsübliches anorganisches Glas und organisches Poly(methylmethacrylat) (PMMA)-Glas usw., ist biologisch inkompatibel und wird in der Natur nicht leicht abgebaut. Es wird erwartet, dass die Entwicklung von biologisch abbaubarem und biorecycelbarem Glas einen minimalen ökologischen Fußabdruck hat.
Leider ist die Herstellung eines solchen umweltfreundlichen Glases biologischen Ursprungs sehr schwierig, da Biomoleküle eine schlechte thermische Stabilität besitzen und sich bei den hohen Temperaturen, die typischerweise in der Glasherstellung verwendet werden, leicht zersetzen.
In dieser Studie verwendeten die Forscher chemisch modifizierte Aminosäuren und Peptide, um biomolekulares Glas mit Eigenschaften der biologischen Abbaubarkeit und Biorecyclingfähigkeit durch das klassische „Erhitzungs-Abschreckung“-Verfahren herzustellen.
Die Forscher verfolgten die Glasbildungsfähigkeit, die glasübergangsbezogenen kinetischen und thermodynamischen Parameter des Materials sowie die Glasleistung in vitro und in vivo.
Überraschenderweise zeigte das biomolekulare Glas auf Basis von Derivaten von Aminosäuren oder Peptiden eine einzigartige Kombination aus funktionellen Eigenschaften und umweltfreundlichen Merkmalen, einschließlich ausgezeichneter optischer Eigenschaften, guter mechanischer Eigenschaften und flexibler Verarbeitbarkeit sowie der gewünschten biologischen Abbaubarkeit und Biorecyclingfähigkeit.
„Das Konzept des biomolekularen Glases könnte über die kommerziell genutzten Gläser oder Kunststoffe hinaus einer Green-Life-Technologie für eine nachhaltige Zukunft zugrunde liegen“, sagte Prof. Yan. „Allerdings befindet sich das biomolekulare Glas derzeit im Laborstadium und weit entfernt von einer groß angelegten Kommerzialisierung.“
Mehr Informationen:
Ruirui Xing et al, Biomolekulares Glas mit Aminosäure- und Peptid-Nanoarchitektonik, Wissenschaftliche Fortschritte (2023). DOI: 10.1126/sciadv.add8105. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.add8105