德国弗劳恩霍夫应用研究促进协会北京代表处
将酶成功地加入塑料中
Herstellung einer biofunktionalisierten Folie im Verarbeitungstechnikum.

塑料通常在超过一百摄氏度的温度下加工,而酶则无法承受这些高温。 弗劳恩霍夫应用聚合物研究所(Fraunhofer IAP )的研究人员成功地将两者结合在一起:他们可以将酶加入塑料中,同时保证酶不会失去活性。 由此产生的潜力是巨大的。可自行清洁、具有防霉表面以及甚至可以分解的材料,这些都只是将活性酶成功掺入塑料中的几个示例。 为了将酶的特异性转移到材料上,在掺入塑料中时酶不能受到损害。 Fraunhofer IAP 的科学家们已经为此开发了一种解决方案,即“聚合物材料BioPol 的生物功能化/生物化”项目的一部分。 自 2018 年夏季以来,该项目一直与 BTU Cottbus-Senftenberg 合作运行。 它由勃兰登堡州科学、研究和文化部资助。 

“从一开始我们感兴趣的就不仅仅是,在实验室生产生物功能化塑料。 我们想直接证明大规模生产是可能的。” Fraunhofer IAP 的“生物功能化材料和(糖基)生物技术”部门负责人 Ruben R. Rosencrantz 阐述了该项目的宏伟目标。 现在,在大约一半的运行时间结束后,已经可以看到巨大的成功:无论是从酶本身还是从加工过程出发,酶的整合都是成功的。 

通过无机载体获得更高的温度稳定性 

为了寻求一种稳定酶的方法,研究人员使用无机载体。 Rosencrantz 解释说:“这些相当于是酶的一种保护壳。例如,我们使用非常多孔的无机颗粒。 酶通过将自身沉积在孔中从而与这些载体结合。 即使酶的流动性因此受到限制,它们仍然可以保持活性并能承受明显更高的温度。” 

然而,Rosencrantz强调,没有普遍有效的稳定过程:“每种酶都是不同的。 哪种载体和哪种技术最适合仍然取决于酶。” 

 

稳定的酶:不仅在表面,并且存在塑料内部 

研究人员开发了一种方法,不仅可以将稳定的酶应用于塑料表面,还可以将它们直接加入塑料中。 Fraunhofer IAP在施瓦茨海德的生物聚合物加工技术中心负责人 Thomas Büsse 解释说:“这要困难得多,但材料表面的磨损不会影响塑料的功能”。 

 

自洁塑料仅仅是个开始 

到目前为止,在酶的选择上,Fraunhofer IAP 的研究人员主要关注蛋白酶。 蛋白酶可以分解其他蛋白质,使用它们功能的塑料具有自清洁效果。 一个应用实例就是管道将会不容易沉淀有机物和堵塞。 但其他酶也在系统地进行测试。 例如,BTU Cottbus-Senftenberg 的合作伙伴越来越多地分析用于分解塑料和分解有毒物质的酶。 

第一批功能化塑料颗粒、薄膜和注塑件已经生产出来。 研究人员表明,其中包含的酶仍然具有活性。 下一步,将在各种应用中测试日常使用的适用性并进一步优化。 Rosencrantz 和 Büsse对此很乐观——他们现在也已经为他们的研究提交了专利申请。 


 

更多详情