Поликарбонат используется для изготовления бутылок для напитков, линз для очков и устойчивых к царапинам покрытий для телефонов, компакт-дисков и DVD-дисков.Текущие процессы производства поликарбоната используют BPA (запрещено использовать в детских бутылочках) и высокотоксичный фосген, который использовался в качестве химического оружия во время Первой мировой войны.
Ученые из Ванны создали альтернативные поликарбонаты из сахаров и углекислого газа в новом процессе, который также использует низкое давление и комнатную температуру, что делает его более дешевым и безопасным в производстве.Этот новый тип поликарбоната можно разложить обратно на углекислый газ и сахар с помощью ферментов почвенных бактерий.
Этот новый пластик является биосовместимым, поэтому в будущем его можно будет использовать для медицинских имплантатов или в качестве каркаса для выращивания замещающих органов для трансплантации.Поликарбонаты из сахаров предлагают более экологичную альтернативу традиционному поликарбонату из BPA, однако в процессе используется высокотоксичное химическое вещество, называемое фосгеном. Теперь ученые из Бата разработали гораздо более безопасную и даже более устойчивую альтернативу, которая добавляет углекислый газ к сахару при низком давлении и комнатной температуре.Полученный пластик имеет такие же физические свойства, что и пластик, полученный из нефтехимии: он прочный, прозрачный и устойчивый к царапинам.
Ключевое отличие состоит в том, что они могут быть снова разложены на углекислый газ и сахар с помощью ферментов, содержащихся в почвенных бактериях.Новый пластик, не содержащий бисфенола А, потенциально может заменить существующие поликарбонаты в таких предметах, как детские бутылочки и контейнеры для пищевых продуктов, а поскольку пластик является биосовместимым, его также можно использовать для медицинских имплантатов или в качестве каркасов для выращивания тканей или органов для трансплантации.
Доктор Антуан Бушар, научный сотрудник Whorrod на химическом факультете университета, сказал: «В связи с постоянно растущим населением растет спрос на пластмассы. Этот новый пластик является возобновляемой альтернативой полимерам на основе ископаемого топлива, потенциально недорогим и , поскольку он поддается биологическому разложению, он не будет способствовать росту отходов океана и свалок.«В нашем процессе используется углекислый газ вместо высокотоксичного химического фосгена, и мы производим пластик, не содержащий бисфенола А, поэтому не только пластик безопаснее, но и чище процесс производства».
Доктор Бучард и его команда из Центра устойчивых химических технологий опубликовали свою работу в серии статей в журналах Polymer Chemistry и Macromolecules.В частности, они использовали природу как вдохновение для этого процесса, используя сахар, содержащийся в ДНК, называемый тимидином, в качестве строительного блока для создания нового поликарбонатного пластика с большим потенциалом.Аспирант и первый автор статей Джорджина Грегори пояснила: «Тимидин — одна из составляющих ДНК.
Поскольку он уже присутствует в организме, это означает, что этот пластик будет биологически совместимым и может безопасно использоваться для приложения тканевой инженерии.«Свойства этого нового пластика можно точно настроить, изменив химическую структуру — например, мы можем сделать пластик положительно заряженным, чтобы клетки могли прилипать к нему, что делает его полезным в качестве основы для тканевой инженерии». Такая работа по тканевой инженерии уже началась в сотрудничестве с доктором Рамом Шармой из компании Chemical Engineering, также входящей в CSCT.Исследователи также рассмотрели возможность использования других сахаров, таких как рибоза и манноза.
Доктор Бучард добавил: «У химиков есть 100-летний опыт использования нефтехимических продуктов в качестве сырья, поэтому нам нужно снова начать использовать возобновляемое сырье, такое как сахар, в качестве основы для синтетических, но экологически безопасных материалов. Это первые дни, но будущее выглядит многообещающим».
Эта работа была поддержана Роджером и Сью Уоррод (стипендия доктора Бухарда), EPSRC (Центр подготовки докторов наук по устойчивым химическим технологиям) и исследовательским грантом Королевского общества.